В дисплеях большинства дорогих смартфонов и многих телевизоров используется технология OLED. Небольшие органические молекулы помещаются между проводниками, и при включении электрического тока излучают яркий свет. Эта технология более энергоэффективна, чем старые светодиодные и ЖК-дисплеи, и дает четкое изображение. Но молекулярные строительные блоки OLED имеют прочные химические связи и жесткую структуру, поэтому они не эластичные. Цель ученых состояла в том, чтобы создать материал, который поддерживал бы электролюминесценцию OLED, но с использованием растяжимых полимеров.

Ученые разработали атомные модели новых полимеров, и с помощью этих моделей смоделировали, что происходит с молекулами, когда состоящий из них материал тянут и пытаются согнуть. Изучив эти свойства на молекулярном уровне, исследователи получили основу для разработки новых материалов, гибкость и люминесценция которых оптимизированы. Вооружившись расчетными данными для новых гибких электролюминесцентных полимеров, они построили несколько прототипов.

Как и предсказывала модель, материалы оказались гибкими, эластичными, яркими, прочными и энергоэффективными.

Главной особенностью их конструкции стало использование «термически активируемой замедленной флуоресценции», которая позволила материалам эффективно преобразовывать электрическую энергию в свет. Этот механизм третьего поколения для органических излучателей обеспечит характеристики, сравнимые с коммерческими технологиями OLED.

Сихонг Ван, доцент кафедры молекулярной инженерии, возглавлявший исследование, ранее разработал растяжимые нейроморфные вычислительные чипы, которые собирают и анализируют данные о здоровье на своего рода гибком пластыре.

Возможность создавать эластичные дисплеи расширит набор инструментов для носимой электроники.

Гибкие материалы, излучающие свет, можно использовать не только для отображения информации, но и интегрировать в носимые датчики. Например, датчики, измеряющие оксигенацию крови и частоту сердечных сокращений, обычно пропускают свет через кровеносные сосуды, чтобы определить кровоток. Сгибаемый светящийся материал также можно интегрировать в имплантируемые устройства, которые используют свет для управления активностью нейронов в мозге. Этот вид оптогенетики используется пока только в экспериментах на животных для изучения болезней головного мозга.

В дальнейшем команда планирует разработать новые версии дисплея — интегрировать дополнительные цвета во флуоресценцию и повысить эффективность и производительность.