CC BY
6УДК 620.22
Халлыева О.
Старший преподаватель, заведующий кафедрой «Органической химии», Туркменский государственный университет имени Махтумкули
Туркменистан, г. Ашхабад
СОЗДАНИЕ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВ НА ОСНОВЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ (НАПРИМЕР, ОРГАНИЧЕСКИХ
СВЕТОДИОДОВ)
Аннотация: В данной научной статье рассматривается процесс создания новых материалов и устройств с использованием органических соединений. В частности, изучается возможность применения органических светодиодов (OLED) в качестве основы для разработки инновационных устройств и технологий.
Ключевые слова: органические светодиоды, материалы, устройства, технологии, инновации.
Органические соединения представляют собой класс химических веществ, обладающих уникальными свойствами и возможностями применения в различных областях науки и техники. Одним из наиболее перспективных направлений использования органических соединений является создание новых материалов и устройств, способствующих развитию инновационных технологий.
Органическая химия, изучение соединений на основе углерода, больше не является сферой фармацевтики и пластмасс. В последние десятилетия ученые использовали уникальные свойства органических молекул для создания нового поколения материалов и устройств, открывая эру органической электроники. В этой статье исследуется захватывающий мир
органических материалов, уделяя особое внимание их потенциалу в преобразовании таких устройств, как органические светодиоды (OLED).
На протяжении веков электроника полагалась на неорганические материалы, такие как кремний, известные своей проводимостью и полупроводниковыми свойствами. Однако эти материалы имеют ограничения: они могут быть хрупкими, дорогими в обработке и требовать высокого энергопотребления при производстве. С другой стороны, органические материалы имеют ряд преимуществ. Они легкие, гибкие и часто требуют меньше энергии для производства. Кроме того, их химические структуры могут быть точно спроектированы для достижения конкретных функциональных возможностей, что приводит к более широкому спектру потенциальных применений.
Одним из наиболее ярких примеров использования органических материалов в действии является OLED. В отличие от традиционных дисплеев, в которых используется подсветка, в OLED используются органические материалы, которые излучают свет при электрической стимуляции. Это позволяет создавать более тонкие, легкие и энергоэффективные дисплеи, что ведет к развитию смартфонов, телевизоров и даже носимых технологий. Конкретные свойства органических молекул, используемых в органических светодиодах, можно точно настроить для управления такими факторами, как цвет, яркость и эффективность.
Потенциал органических материалов выходит далеко за рамки дисплеев. Например, органические солнечные элементы используют энергию солнца, преобразуя солнечный свет в электричество с использованием органических материалов, которые действуют как поглотители света и носители заряда. Эти легкие и гибкие солнечные элементы могут произвести революцию в способах производства экологически чистой энергии, особенно в тех случаях, когда традиционные жесткие солнечные панели невозможны.
Органические материалы также исследуются для использования в батареях, транзисторах и датчиках. Их уникальные свойства в сочетании с достижениями в области технологий синтеза и обработки открывают новые возможности для разработки инновационных и экологически чистых устройств.
Однако область органических материалов не лишена проблем. Одним из основных препятствий является стабильность этих материалов по сравнению с их неорганическими аналогами. Исследователи постоянно работают над улучшением долговечности и характеристик органических материалов, чтобы обеспечить их долгосрочную жизнеспособность в реальных условиях.
Углубляясь в мир органических материалов:
В предыдущей статье был представлен общий обзор органических материалов и их потенциала, а здесь более подробно рассматриваются конкретные аспекты:
1. Классы органических материалов:
Сопряженные полимеры: они имеют чередующиеся одинарные и двойные связи между атомами углерода, что позволяет им проводить электричество. Они используются в органических светодиодах, органических солнечных элементах и органических полевых транзисторах (OFET).
Малые органические молекулы: это дискретные молекулы со свойствами, адаптированными для конкретных применений. Они распространены в органических светодиодах и органических светоизлучающих полимерах (OLEP).
Органические проводники. Эти материалы обладают высокой электропроводностью, что делает их пригодными для изготовления электродов и проводов в органических устройствах.
2. Преимущества органических материалов:
Легкий и гибкий: это позволяет создавать гибкие дисплеи, сворачиваемые солнечные панели и носимую электронику.
Низкотемпературная обработка: органические устройства можно производить при более низких температурах по сравнению с традиционной электроникой, что снижает потребление энергии и производственные затраты.
Настраиваемые свойства: изменяя химическую структуру органических молекул, ученые могут контролировать их проводимость, цвет, излучение света и другие функции.
Устойчивость: некоторые органические материалы получают из возобновляемых ресурсов, и продолжаются исследования по разработке биоразлагаемых вариантов для более устойчивого будущего.
3. Проблемы и будущие направления:
Стабильность: Органические материалы могут быть подвержены разложению под воздействием таких факторов, как тепло, свет и влага. Исследователи разрабатывают стратегии, позволяющие повысить их стабильность и обеспечить долгосрочную работу устройств.
Эффективность. Хотя были достигнуты значительные успехи, некоторые органические устройства по-прежнему сталкиваются с проблемами в достижении того же уровня эффективности, что и их неорганические аналоги.
Масштабируемость. Переход от лабораторного производства к крупномасштабному производству органических устройств требует решения таких проблем, как воспроизводимость и экономическая эффективность.
Несмотря на эти проблемы, область органических материалов быстро развивается. Продолжение исследований обещает преодолеть эти препятствия и раскрыть весь потенциал органической электроники в различных областях:
Биомедицинские устройства. Органические материалы предлагают биосовместимые и гибкие варианты имплантируемых датчиков, систем доставки лекарств и биоэлектронных устройств для применения в здравоохранении.
Органическая фотоэлектрическая энергия (OPV). Исследователи постоянно повышают эффективность и доступность OPV, что делает их многообещающей альтернативой для производства экологически чистой энергии, особенно в тех случаях, когда традиционные солнечные панели не подходят.
Органическая спинтроника: эта новая область исследует использование органических материалов в устройствах спинтроники, которые используют вращение электронов для хранения информации и манипулирования ею, что потенциально может привести к новым возможностям в области вычислений и хранения данных.
Будущее электроники, вероятно, станет свидетелем растущей конвергенции органических и неорганических материалов, что приведет к появлению гибридных устройств, сочетающих в себе лучшее из обоих миров. По мере развития исследований в этой захватывающей области мы можем ожидать появления еще более инновационных и устойчивых технологий, формирующих будущее электроники и не только.
В заключение отметим, что органические материалы обладают огромным потенциалом для революции в мире электроники и за его пределами. Благодаря своим разнообразным свойствам, простоте обработки и потенциалу устойчивости они открывают захватывающие возможности для разработки новых технологий, которые будут легче, гибче и энергоэффективнее. Поскольку исследования в этой области продолжают развиваться, мы можем ожидать появления еще более инновационных устройств и приложений в мире органической химии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Химия органических полупроводников: Б. А. Ремизов, 2014
2. Новые материалы и устройства на основе органических соединений: под ред. А. Н. Боева, 2023
3. Молекулярный дизайн функциональных материалов на основе органических соединений: Вестник РАН, 2019
4. Перспективные материалы и технологии в органической электронике: под ред. В. Ф. Колесникова, 2022
5. Состояние и перспективы развития рынка органических светодиодов: JRC Science for Policy Report, 2023
6. Глобальные тренды развития органической электроники: Global Market Insights Report, 2019
Hallyeva O.
Senior Lecturer, Head of the Department of Organic Chemistry, Magtymguly Turkmen State University Turkmenistan, Ashgabat
CREATION OF NEW MATERIALS AND DEVICES BASED ON ORGANIC COMPOUNDS (E.G. ORGANIC LEDS)
Abstract: This scientific article discusses the process of creating new materials and devices using organic compounds. In particular, the possibility of using organic light-emitting diodes (OLED) as a basis for the development of innovative devices and technologies is being studied.
Keywords: organic light-emitting diodes, materials, devices, technologies, innovations.
