新型手性有机半导体面世，有助开发更高性能的显示屏
发布时间: 2025-03-18 09:13:31
科技日报北京3月16日电（记者刘霞）来自英国剑桥大学和荷兰埃因霍芬理工大学等机构的科学家，研制出一种新型手性有机半导体。这种半导体能让电子以螺旋方式移动，极大提高有机发光二极管的性能，为电视、智能手机等带来更好的显示屏。此外，还有望推动自旋电子学和量子计算等下一代计算技术的发展。相关论文发表于13日出版的《科学》杂志。
最新手性半导体的共聚焦显微镜图像。图片来源：英国剑桥大学
这种新型半导体能够发射圆偏振光，这意味着光携带有关电子手性的信息。在自然界中，许多分子都拥有手性特征，即表现出类似左手和右手这样宛如彼此镜像的结构。手性在DNA形成等生物过程中扮演重要角色，但在电子学领域却很难驾驭和掌控。因为大多数无机半导体，如硅，其内部结构具有对称性。
研究团队从大自然中汲取灵感，巧妙运用分子设计策略，让半导体分子有序地堆叠成右旋或左旋螺旋结构，从而制造出这种手性半导体。精心设计分子的结构，首次实现了结构的手性与电子运动的完美结合。
该半导体基于三氮杂钌（TAT）材料，这种材料能自组装成螺旋堆叠形式，从而使电子能沿其结构螺旋行进。团队将其整合到圆偏振有机发光二极管（OLED）内，这些设备显示出破纪录的效率、亮度及偏振水平，性能远超同类产品。
手性半导体有望在显示技术领域大显身手。当前显示器屏幕由于过滤光线的方式，存在大量能源浪费，而这种手性半导体则能有效减少光损失，让屏幕更加明亮且节能。除应用于显示器外，还将对量子计算和自旋电子学产生影响。自旋电子学致力于探索利用电子自旋或固有角动量来存储和处理信息，这一领域有望带来更快、更安全的计算系统。
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