محققان موفق به کشف دسته جدیدی از مولکول‌ها شدند که راه را برای تولید نمایشگرهای پربازده هموار می‌کند و بدین ترتیب موفق به حل مسايلی شدند که سالهاست گریبان تکنولوژی نمایشگرها را گرفته است. از آنجایی که یک پنجم الکتریسیته دنیا برای روشنایی مصرف می‌شود، توسعه راه‌حل‌هایی برای نمایشگرها و نوردهی که در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کنند، یکی از محورهای مهم تحقیقات دانشگاهی است.
تیمی از محققان دانشگاه کمبریج، دانشگاه آنجلیای شرقی و دانشگاه فنلاند شرقی در مقاله‌ای در مجله معتبر علمی ساینس، خبر از توسعه مولکولهای چرخان جدید دادند که نور را سریعتر از هر تکنولوژی که قبلا وجود داشته است، به بیرون گسیل می‌کند. این تحقیق می‌تواند منجر به ساخت تلویزیون‌ها، نمایشگرهای اسمارت‌فون و لامپ‌هایی شود که مصرف انرژی بهتری داشته، روشنتر بوده و طول عمر بیشتری نسبت به نمونه‌های موجود در بازار داشته باشند. دکتر دن کرجینگتون، محقق اصلی این پروژه می‌گوید: «این هیجان‌انگیز است که اولین نمونه‌های این تکنولوژی عملکرد بهتری از تکنولوژی‌هایی دارد که دهه‌هاست توسعه یافته‌اند. اگر اثری که ما کشف کرده‌ایم در تمام طول طیف استفاده شود، نحوه تولید نور متحول خواهد شد».
مواد مولکولی نیروی اصلی توسعه اولدها هستند. اولدها که در دهه ۱۹۸۰ میلادی توسعه داده شدند، زمانی نور به بیرون گسیل می‌کنند که الکتریسیته به مولکولهای ارگانیک آنها اعمال شود. اولد امروزه به طرز گسترده‌ای در تلویزیون‌ها، کامپیوترها و موبایل‌ها استفاده می‌شود. اما این تکنولوژی باید بر بازدهی کم تولید الکتریسیته به نور فائق آید.
زمانی که الکتریسیته از این مولکول‌ها عبور می‌کند، آنها به حالت برانگیخته می‌روند؛ اما تنها ۲۵ درصد از حالت‌های برانگیخته روشن بوده و می‌توانند نور را سریع گسیل کنند. ۷۵ درصد باقیمانده، حالت‌های تاریک هستند که انرژی آنها به گرما تبدیل شده و بدین ترتیب، بازدهی اولدها کاهش پیدا می‌کند. این روش همانند لامپ‌های قدیمی، بیش از آنکه نور تولید کند، گرما تولید می‌کند. دلیل فیزیکی این است که اسپین حالت‌های برانگیخته برای تولید نور مناسب نیست.
یکی از روش‌های حل این مشکل استفاده از مواد نایاب همچون ایریدیوم است که به حالت برانگیخته تاریک اجازه می‌دهد تا با تغییر اسپین، نور تولید کنند. اما مشکل این راه‌حل این است که زمان‌بر بوده و باعث می‌شود که انرژی در حالت‌های برانگیخته تاریک، جمع شده و در نهایت، اولد ناپایدار شود. این روش چنان مشکلی برای تولید رنگ آبی ایجاد می‌کند (رنگ آبی بیشترین انرژی را در بین رنگ‌ها دارد) که در عمل، استفاده از آن ناممکن است.
شیمیدانان دانشگاه آنجلیای شرقی ماده جدیدی را توسعه داده‌اند که دو مولکول ارگانیک مختلف با استفاده از یک اتم مس یا طلا به هم متصل می‌شوند. ساختار حاصله شبیه یک پیشرانه خواهد بود. ترکیب بدست آمده، به طرز غیرمنتظره‌ای روشنایی دارد. با چرخاندن این پیشرانه، حالت برانگیخته تاریک که در این مولکول‌ها قرار دارند، پیچانده می‌شوند و این به آنها اجازه می‌دهد که اسپین خود را به سرعت تغییر دهند. این فرایند به شدت نرخ تبدیل الکتریسیته به نور را افزایش داده به حدی که بازدهی تقریبا ۱۰۰ درصد خواهد بود و از جمع‌شدن آسیب‌زننده حالت‌های برانگیخته تاریک جلوگیری می‌کند.
دکتر الکساندر رومانوف از دانشگاه آنجلیای شرقی می‌گوید: «تحقیق ما در مورد اینکه چگونه یک ترکیب ساده از مس و طلا می‌تواند برای ساخت مواد روشن و پربازده برای اولدها استفاده شود، ثابت می‌کند که شیمی می‌تواند نتایج ملموسی برای جامعه داشته باشد. تمام تلاش‌ها پیشین برای ساخت اولدها با استفاده از این مواد، تنها نتایج متوسطی به بار آورده بود. مشکل آنجا بود که این مواد برای اتصال به مس نیاز به مولکولهای پیچیده ارگانیک داشتند که استانداردهای صنعتی را ارضا نمی‌کرد. تحقیق ما چالش‌های تحقیق و توسعه را پاسخ می‌دهد که می‌تواند اولدهای مقرون‌به‌صرفه با تکنولوژ‌های بالا را به هر خانه‌ای بیاورد.»
مدلسازی کامپیوتری نقش عمده‌ای در پیداکردن راههای جدید چرخش بین مولکولی برای تبدیل انرژی بازی کرد. پرفسور لینولاهتی از دانشگاه فنلاند شرقی می‌گوید: «این کار یک مطالعه موردی خواهد بود که با استفاده از آن کارکرد این ماده و کاربرد آن را در اولدها توضیح خواهیم داد.»
قدم بعدی طراحی مولکولهای جدیدی است که بتوانند از این مکانیسم استفاده کند و در نهایت، نیاز به عنصر نایاب حذف شود. این کار مسئله همیشگی این حوزه، یعنی ساخت اولد بدون نیاز به تعارض بین بازدهی و طول عمر را حل می‌کند. دکتر داوی دی از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج می‌گوید: «کار ما نشان می‌دهد که اسپین حالت برانگیخته و حرکت مولکولی می‌تواند دست به دست هم دهند تا عملکرد اولدها را قویا تحت تاثیر قرار دهند. این کار نشان می‌دهد که چگونه مکانیک کوانتومی می‌تواند نتایج مستقیمی برای کاربردهای تجاری که بازار گسترده جهانی دارد، داشته باشد.»
ارسال دیدگاه