جامعة شيكاغو تكتشف أن الملدنات ترفع كفاءة الأغشية المضيئة إلى ما يقرب من 100%

أخبار ar.wedoany.com، اكتشف فريق بحثي من كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو (UChicago PME) أن نوعًا من الملدنات المستخدمة على نطاق واسع في المنتجات البلاستيكية اليومية مثل أغلفة حفظ الأغذية وأرضيات الفينيل، يمكنه تحسين سطوع ومرونة مواد الإضاءة القابلة للتمدد المستخدمة في الثنائيات العضوية الباعثة للضوء (OLED) بشكل كبير. وأشار المؤلف الرئيسي للدراسة، الأستاذ المشارك في الهندسة الجزيئية في UChicago PME، Sihong Wang، إلى أن هذا يوفر مسارًا تقنيًا بسيطًا بشكل غير متوقع لتطوير شاشات العرض القابلة للارتداء من الجيل التالي.

لطالما كان تحقيق كفاءة عالية مع قابلية تمدد عالية لمواد الإضاءة تحديًا رئيسيًا في مجال الثنائيات العضوية الباعثة للضوء القابلة للتمدد. غالبًا ما تتطلب الطرق التقليدية تصميم هياكل كيميائية جديدة ومعقدة. اكتشف الباحثون في الفريق أن خلط الملدنات الشائعة في الصناعة، مثل ثنائي أوكتيل الفثالات (DOP)، مع البوليمرات المضيئة على شكل أغشية يمكن أن يحل هذه المشكلة بفعالية. أظهرت الدراسة أن إضافة DOP رفعت كفاءة الغشاء المضيء من 60% في الحالة غير المعالجة إلى ما يقرب من 100%، وهي القيمة القصوى النظرية، بينما زادت أيضًا قابلية تمدده بشكل كبير من استطالة عند الكسر تبلغ 5% فقط إلى أكثر من 110%.

قادت هذه الدراسة الطالبة الجامعية في UChicago PME من دفعة 2025، Glingna Wang، ونُشرت النتائج في مجلة "Nature Communications". كان الفريق البحثي يعمل سابقًا على تطوير بوليمرات مضانة منشطة حرارياً ومؤجلة (TADF) قابلة للتمدد، لكنه وجد أنه عندما تتراكم البوليمرات بكثافة في الغشاء، تتداخل الوحدات المتجاورة مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى إلغاء الطاقة قبل إطلاقها، وهي ظاهرة تُعرف باسم إخماد التركيز. افترض أعضاء الفريق أن إدخال فواصل فيزيائية دقيقة بين سلاسل البوليمر يمكن أن يمنع هذا الإخماد، كما يسهل انزلاق السلاسل عند التمدد، وهو المبدأ نفسه الذي تستخدمه الملدنات لتليين البوليمرات التجارية.

لاختبار هذه الفرضية، اختارت Glingna Wang استخدام DOP. وقد أثبتت فرق بحثية أخرى سابقًا أن الملدنات يمكن أن تمنح المواد قابلية للتمدد، لكن هذه هي المرة الأولى التي تُطبق فيها على البوليمرات المضيئة. أظهرت النتائج التجريبية أن لهذه الطريقة قابلية تطبيق واسعة. عندما طبق الفريق DOP على أربعة بوليمرات TADF أخرى مختلفة كيميائيًا، أظهرت هذه المواد تحسنًا ملحوظًا في كل من الكفاءة وقابلية التمدد. في أجهزة OLED العاملة فعليًا، حققت الأغشية المضافة إليها الملدنات كفاءة أعلى بنسبة 35% مقارنة بالأجهزة التي لم تستخدم DOP.

قال Sihong Wang إن هذه الطريقة توفر مسارًا فيزيائيًا محتملاً واسع التطبيق، وقد تكون مناسبة لأنواع مختلفة من الباعثات القائمة على البوليمر. في UChicago PME، يواصل الفريق العمل على دمج الباعثات الجديدة في مصفوفات العرض، واستكشاف تطبيقاتها في العلاج البصري والأجهزة الطبية الحيوية القائمة على الضوء.