OLED Baru yang Dapat Diregangkan Mempertahankan Lebih dari 90% Kecerahannya, Memajukan Teknologi Seluler dan Perangkat Wearable

Andrew Corselli

Para peneliti dari Universitas Drexel dan Universitas Nasional Seoul telah menciptakan dioda pemancar cahaya organik (OLED) yang dapat meningkatkan tampilan teknologi seluler dan memungkinkan teknologi yang dapat dikenakan. (Gambar:Universitas Drexel)

Teknologi dioda pemancar cahaya organik (OLED) di balik ponsel fleksibel, monitor melengkung, dan televisi suatu hari nanti dapat digunakan untuk membuat sensor pada kulit yang menunjukkan perubahan suhu, aliran darah, dan tekanan secara real time. Kolaborasi internasional, yang dipimpin oleh para peneliti dari Seoul National University (SNU) di Republik Korea dan Drexel University, telah mengembangkan OLED yang fleksibel dan dapat direnggangkan sehingga dapat menempatkan teknologi pada jalur yang tepat untuk penggunaan ini dan berbagai aplikasi baru.

Baru-baru ini dilaporkan di Alam , pekerjaan mereka meningkatkan teknologi yang ada dengan mengintegrasikan lapisan polimer berpendar yang fleksibel dan elektroda transparan yang terbuat dari bahan nano MXene. Hasilnya adalah OLED yang dapat diregangkan hingga 1,6 kali ukuran aslinya, dengan tetap mempertahankan sebagian besar pendarannya.

“Studi ini menjawab tantangan lama dalam teknologi OLED fleksibel, yaitu ketahanan pendarannya setelah fleksi mekanis berulang kali,” kata Yury Gogotsi, Ph.D., Distinguished University dan Profesor Bach di Drexel’s College of Engineering. “Meskipun kemajuan dalam menciptakan dioda pemancar cahaya fleksibel sangat besar, kemajuan tersebut melambat dalam dekade terakhir karena keterbatasan yang disebabkan oleh lapisan konduktor transparan, yang membatasi kemampuan peregangannya.”

Berikut adalah Ringkasan Teknologi eksklusif wawancara, diedit agar panjang dan jelas, dengan Gogotsi.

Ringkasan Teknologi :Apa tantangan teknis terbesar yang Anda hadapi saat mengembangkan lapisan berpendar berbantuan exciplex (ExciPh)?

Gogotsi :Lapisan ExciPh dikembangkan di Universitas Nasional Seoul oleh Profesor Tae-Woo Lee dan mantan Ph.D. mahasiswa Huanyu Zhou (saat ini menjadi post-doc di Georgia Tech). Berikut komentar Huanyu:“Kami bertanya pada diri sendiri:Mengapa kami tidak dapat menerapkan fisika paling canggih dari OLED kaku — khususnya pendar berbantuan exciplex — ke format yang dapat diregangkan? Inang Exciplex sangat brilian karena memungkinkan transfer energi jangka panjang yang efisien ke dopan berpendar, sehingga meminimalkan kehilangan energi. Namun menerjemahkan hal ini ke dalam sistem yang dapat diregangkan lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Kebanyakan host exciplex berkinerja tinggi adalah molekul kecil yang mengkristal dan retak saat diregangkan. Kita memerlukan sebuah sistem yang dapat mempertahankan ‘jabat tangan’ elektroniknya bahkan ketika molekul-molekulnya dipisahkan. Titik balik penting dalam penelitian kami adalah pengembangan sistem berpendar berbantuan exciplex (ExciPh) yang dapat diregangkan. Dengan secara hati-hati memadukan elastomer yang dapat diregangkan secara intrinsik dengan molekul organik tertentu, kami menciptakan lapisan emisif yang menjaga kestabilan morfologi film di bawah tekanan 200 persen tanpa retak.”

Ringkasan Teknologi :Bisakah Anda menjelaskan secara sederhana cara kerjanya?

Gogotsi :Keunggulan sistem ExciPh terletak pada mekanisme daur ulang triplet yang toleran terhadap elastomer. Pada OLED yang dapat diregangkan, sifat non-konjugasi polimer menyebabkan hilangnya eksiton melalui peluruhan nonradiatif. Dengan menggunakan host exciplex sebagai jembatan, kita dapat mendaur ulang triplet ini dan mentransfernya langsung ke dopan berpendar. Strategi ini mengatasi keterbatasan bahan yang dapat diregangkan, sehingga memungkinkan kami mencapai efisiensi kuantum eksternal (EQE) melebihi 17 persen pada layar yang dapat diregangkan sepenuhnya.

Baca lebih lanjut tentang hal ini di sini, dalam kisah “Di Balik Kertas:Mendobrak Penghalang Efisiensi untuk Masa Depan Layar yang Dapat Dipakai” tentang Komunitas Riset Alam halaman  .

Ringkasan Teknologi :Apakah Anda mempunyai rencana untuk penelitian/pekerjaan/dll lebih lanjut? Jika tidak, apa langkah Anda selanjutnya?

Gogotsi :Bahkan dengan lapisan emisi yang sempurna, suatu perangkat hanya akan sebaik elektrodanya. Untuk mencapai efisiensi tinggi, seseorang memerlukan elektroda yang menyuntikkan muatan secara efektif namun tetap konduktif dan stabil di bawah peregangan berulang. Di sinilah MXene bekerja dengan sangat baik. Dalam publikasi kami sebelumnya dengan kelompok Tae-Woo Lee, kami menunjukkan bahwa Ti3C2Tx MXene, bahan 2D yang ditemukan di Universitas Drexel, dapat menghasilkan elektroda konduktif transparan yang menggantikan oksida indium-timah rapuh yang digunakan dalam OLED konvensional, layar, dan sel surya.

MXene memberikan fleksibilitas dan peningkatan pencahayaan karena fungsi kerjanya yang tinggi dan dapat disesuaikan. Namun, untuk menambah daya regangan, kami menambahkan kawat nano perak yang dapat menjaga sambungan listrik bahkan ketika film diregangkan sebesar 200 persen. Penting untuk disebutkan bahwa pendekatan ini dapat digunakan untuk membuat perangkat lain yang fleksibel dan dapat diregangkan, termasuk sel surya, layar, sensor, dan elektronik epidermis. Layar masa depan dan perangkat lainnya dapat dikenakan, fleksibel, dan bahkan elastis.

Tim SNU juga percaya bahwa melampaui batas EQE sebesar 17,0 persen untuk OLED yang dapat diregangkan sepenuhnya hanyalah sebuah titik awal. Penelitian ini menunjukkan bahwa "kesenjangan efisiensi" antara perangkat elektronik yang kaku dan dapat diregangkan bukanlah hukum alam — ini merupakan tantangan teknis yang dapat diselesaikan. Kelompok Profesor Lee akan melanjutkan upaya ke arah ini.

Ringkasan Teknologi :Apakah ada hal lain yang ingin Anda tambahkan namun belum saya bahas?

Gogotsi :MXenes, kelompok karbida logam transisi 2D, nitrida, dan karbonitrida yang beragam secara kimia dan struktural, menawarkan variasi komposisi dan struktur yang belum pernah ada sebelumnya. Permukaan yang dapat disetel secara kimia merupakan bagian intrinsik dari MXene, dan penambahan terminasi permukaan akan menghasilkan lebih dari seribu komposisi stoikiometri. Bersama dengan kemungkinan terminasi campuran dan larutan padat di lokasi M dan X – lusinan telah dilaporkan, termasuk struktur 2D entropi tinggi dengan hingga sembilan logam transisi – permutasinya tidak terbatas. Kekayaan kimia dan struktural ini memungkinkan penyesuaian properti yang belum pernah terjadi sebelumnya di berbagai aplikasi. Konduktivitas listrik komposisi MXene tertentu dapat disesuaikan dari logam, semikonduktor, hingga superkonduktor dengan memvariasikan terminasi permukaan atau morfologinya. Oleh karena itu, bahan-bahan ini dapat memungkinkan teknologi yang sebelumnya tidak mungkin dilakukan. Barang elektronik yang dapat diregangkan hanyalah salah satu contohnya.

Ringkasan Teknologi :Apakah Anda punya saran untuk para peneliti yang ingin mewujudkan idenya?

Gogotsi :Percaya pada diri sendiri dan jangan pernah, jangan pernah menyerah!