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裴坚主讲才斋讲堂第九十四讲:有机电子学——通往更美好的明天
日期: 2015-04-02  信息来源: 新闻网记者 刘华东

随着信息时代进一步进入我们的生活,材料化学的发展越来越影响着我们生活的品质。3月26日晚7点,在北京大学二教107教室,才斋讲堂第九十四讲主讲人裴坚教授介绍了有机电子学的前世今生与未来的前景。讲座由研究生院副院长王天兵主持。

首先,裴坚讲述了有机电子学发展的历史。他从无机电子学引入,介绍了“硅谷的摩西”——Shockley、Robert Noyce和Jack S. Kilby在半导体以及集成电路领域做出的贡献。有机电子学正是在无机电子学的基础上一步一步发展起来的,一个实验的偶然现象极大地促进了这个领域的发展。1967年,在日本东京工业大学进修的一位韩国博士生在实验室制作聚乙炔时,误加入超量一千倍的催化剂,结果在试验中出现了银白色薄膜。时任研究所助理的白川英树博士据此结果开始研究聚乙炔,后来通过掺杂的方法获得了导电聚合物,从此塑料从绝缘体的时代步入了半导体的时代。2000年,诺贝尔化学奖授予了在此领域做出了杰出贡献的三位科学家:A. J. Heeger、A. MacDiarmid和白川英树。

 
裴坚主讲才斋讲堂第九十四讲

1987年,美国柯达公司制备了多层膜结构的电子发光器件,以芳香二胺为空穴传输材料,8-羟基喹啉铝为发光材料,首次实现低能耗、高效率和高亮度的有机显示系统,各项指标可与无机材料相媲美。1990年,英国剑桥大学卡文迪许实验室利用荧光聚合物为发光材料,通过简单旋转涂膜制备聚合物电子发光器件。随后的1992年,Heeger等制备柔性LED器件。在这个过程中,人们解决了“绝缘体也能导电”的问题,开创了有机半导体的研究方向。

随后,裴坚介绍了有机电子设备在我们日常生活中的运用。“导电聚合物已经开始改变我们的生活。用聚合物制造的灯具比荧光灯亮度更高,还更省电;用聚合物材料制备的太阳能电池已经能在市面上购买到,也开启了一个全新的研究领域。”

在谈到有机发光二极管(OLED)的应用时,裴坚告诉学生们,目前市面上的LED电视大部分只是将LED灯泡作为背景光,并非真正的LED技术。现在的OLED发光层的厚度已经能减少到一百纳米,这意味着以后电视机将大幅度变薄,很可能与屏幕玻璃的厚度相差无几。

此外,OLED还可以用作白光照明,只需三原色的发光,就可以得到白光OLED,应用于下一代的照明系统。“这种系统重量很轻,能形成发光平面,以后我们就可以把将OLED光源作为室内的天花板。”

他还介绍了有机发光二极管的其他特点,比如轻薄小巧、广视角、柔性显示、低功耗等。OLED技术在亮度、对比度和广角显示等方面已经超越了传统技术。除此之外,它还有很多特殊用途。神舟七号载人飞船航天员所穿着的“飞天”舱外航天服就是采用了最新平板显示技术的OLED,“这是OLED技术首次应用于舱外航天服,这种技术使显示器更大、更薄、更省电、更能耐受极端温度,显示色彩也更艳丽。”

“现在能源问题非常重要,新能源的开发成为一项新课题。其中,有机太阳能电池板的研发对开发利用太阳能大有帮助。”这里的有机太阳能电池板是一种柔性薄膜电池,目前美国加州的一些候车亭已经安装了这种有机太阳能电池板,白天遮挡太阳发电蓄电,夜间可以用来照明。

 
学生认真听讲

对于有机电子学的未来,裴坚认为,“有机电子学还是一个很新的学科,需要去研究,但这个领域非常有前途。现在一些研究成果已经逐步进入市场,比如使用OLED技术的手机和电视等。”他同时也强调,这是一个投入巨大的高风险行业,需要不断积累、不断发展,不能指望它短时间就能收回成本;三星在OLED领域的成绩是建立在长期的研发投入基础上的;我国的有机电子学的发展需要国家的顶层设计和产业支持。

在提问环节,针对如何在科研工作中寻找快乐的问题,裴坚建议学生们找到事业发展与个人兴趣的结合点,并提高工作效率,才能享受工作,享受生活。

 

编辑:舍予


   
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