Инженеры из Университета Дрекселя и Сеульского национального университета разработали новый тип органического светодиода (OLED), способного растягиваться до 200% от своего первоначального размера без потери яркости. Достижение основано на использовании MXene — класса двумерных материалов с металлической проводимостью, открытых одним из руководителей проекта, Юрием Гогоци.

Традиционные OLED-дисплеи состоят из нескольких слоёв, включая катод, органические слои и анод из оксида индия-олова (ITO). ITO обеспечивает прохождение тока, но является хрупким материалом, что ограничивает гибкость дисплея. Новая разработка заменяет ITO на плёнку из MXene и серебряных нанопроволок, обладающую высокой прозрачностью, проводимостью и гибкостью.

Плёнка MXene толщиной всего 10 нанометров способна изгибаться и растягиваться благодаря своей структуре из множества двумерных листов, скользящих относительно друг друга. Кроме того, химическая модификация поверхности MXene улучшает перенос электронов в светоизлучающий слой, повышая яркость дисплея.

Фото: Huanyu Zhou, Hyun-Wook Kim, et al.

Новый материал не только более гибкий, но и увеличивает яркость дисплея почти на порядок. Разработчики также добавили два дополнительных органических слоя: один для направления положительных зарядов, а другой — для переработки потерянной энергии. В результате достигнута рекордная для растягивающихся OLED внешняя квантовая эффективность в 17% — показатель того, насколько эффективно устройство преобразует электричество в свет.

По мнению учёных, такие дисплеи найдут применение в носимой электронике, медицинской диагностике, промышленной автоматизации и робототехнике. Гибкие OLED-дисплеи можно будет встраивать в одежду, использовать в носимой электронике, для мониторинга здоровья, а также создавать складывающиеся и сворачивающиеся устройства.

Однако для коммерциализации технологии необходимо решить проблемы стабильности и защиты от влаги и кислорода, а также минимизировать искажения изображения при растяжении.