分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，聚合物發(fā)光二極管神奇的高效率來(lái)自于它們的聚合物鏈中的三重態(tài)激子和分子雜質(zhì)中的不成對(duì)電子之間的相互作用。

聚合物發(fā)光二極管（PLED）是一種含有單層發(fā)光聚合物的器件，夾在兩個(gè)金屬電極之間。當(dāng)金屬層向聚合物中注入電子和空穴時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生光，從而產(chǎn)生畸變，從而形成兩種不同類型的電子-空穴對(duì)：發(fā)光單峰或非發(fā)光三重態(tài)。

以前的理論認(rèn)為，這兩種類型之間的比例應(yīng)該在1:3左右，這將產(chǎn)生25%的光發(fā)射效率。然而，隨后的實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)際值可以高達(dá)83%。來(lái)自中國(guó)的Yadong Wang領(lǐng)導(dǎo)的中國(guó)物理學(xué)家在 European Physical Journal B 雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)三重態(tài)激子和嵌入聚合物中的雜質(zhì)之間的相互作用，可以達(dá)到這種比預(yù)期更高的效率。

由于其科學(xué)價(jià)值和商業(yè)價(jià)值，聚合物發(fā)光二極管正在成為一個(gè)越來(lái)越受歡迎的研究領(lǐng)域。Wang的研究小組的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在可能會(huì)有助于這種設(shè)備在未來(lái)得到更廣泛的應(yīng)用。在聚合物發(fā)光二極管聚合物層中，激子是通過(guò)極化子的復(fù)合而產(chǎn)生的，極化子是一種電子在固體材料中移動(dòng)時(shí)形成和消失的電荷畸變。然而，還必須涉及到其他機(jī)制來(lái)解釋為什么它們的發(fā)光效率比以前的理論預(yù)測(cè)的要高得多。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，聚合物發(fā)光二極管的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)受到分子雜質(zhì)中俘獲的不成對(duì)電子的強(qiáng)烈影響。

Wang和他的同事通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬探索了這個(gè)想法，這使得他們能夠重現(xiàn)聚合物鏈中一個(gè)不發(fā)光的三重態(tài)激子和一個(gè)不成對(duì)的雜質(zhì)電子之間的碰撞。他們的計(jì)算表明，發(fā)光的單重態(tài)激子是這一反應(yīng)的主要產(chǎn)物；它們的總比例隨雜質(zhì)的大小及其與聚合物鏈的耦合程度而變化。這一結(jié)果首次提供了確鑿的證據(jù)，證明雜質(zhì)可以顯著提高聚合物發(fā)光二極管的效率，并為所涉及的分子機(jī)制提供了新的線索。

原文鏈接：https://phys.org/news/2020-09-impurities-polymer-efficiencies.html