科技日報記者 劉霞

來自英國劍橋大學(xué)和荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家，研制出一種新型手性有機(jī)半導(dǎo)體。這種半導(dǎo)體能讓電子以螺旋方式移動，極大提高有機(jī)發(fā)光二極管的性能，為電視、智能手機(jī)等帶來更好的顯示屏。此外，還有望推動自旋電子學(xué)和量子計算等下一代計算技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于13日出版的《科學(xué)》雜志。

這種新型半導(dǎo)體能夠發(fā)射圓偏振光，這意味著光攜帶有關(guān)電子手性的信息。在自然界中，許多分子都擁有手性特征，即表現(xiàn)出類似左手和右手這樣宛如彼此鏡像的結(jié)構(gòu)。手性在DNA形成等生物過程中扮演重要角色，但在電子學(xué)領(lǐng)域卻很難駕馭和掌控。因為大多數(shù)無機(jī)半導(dǎo)體，如硅，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有對稱性。

研究團(tuán)隊從大自然中汲取靈感，巧妙運用分子設(shè)計策略，讓半導(dǎo)體分子有序地堆疊成右旋或左旋螺旋結(jié)構(gòu)，從而制造出這種手性半導(dǎo)體。精心設(shè)計分子的結(jié)構(gòu)，首次實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的手性與電子運動的完美結(jié)合。

該半導(dǎo)體基于三氮雜釕（TAT）材料，這種材料能自組裝成螺旋堆疊形式，從而使電子能沿其結(jié)構(gòu)螺旋行進(jìn)。團(tuán)隊將其整合到圓偏振有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）內(nèi)，這些設(shè)備顯示出破紀(jì)錄的效率、亮度及偏振水平，性能遠(yuǎn)超同類產(chǎn)品。

手性半導(dǎo)體有望在顯示技術(shù)領(lǐng)域大顯身手。當(dāng)前顯示器屏幕由于過濾光線的方式，存在大量能源浪費，而這種手性半導(dǎo)體則能有效減少光損失，讓屏幕更加明亮且節(jié)能。除應(yīng)用于顯示器外，還將對量子計算和自旋電子學(xué)產(chǎn)生影響。自旋電子學(xué)致力于探索利用電子自旋或固有角動量來存儲和處理信息，這一領(lǐng)域有望帶來更快、更安全的計算系統(tǒng)。

總編輯圈點：

新型手性有機(jī)半導(dǎo)體，這串文字聽起來是不是讓你感到陌生？實際上，它與我們平時愛不釋手的電子設(shè)備息息相關(guān)。與傳統(tǒng)半導(dǎo)體不同，最新開發(fā)的新型手性半導(dǎo)體能夠發(fā)射圓偏振光，可以使屏幕變得既明亮又節(jié)能。這簡直精準(zhǔn)戳中電子設(shè)備的痛點。畢竟，我們在選購和使用電子設(shè)備時，屏幕性能和耗電情況是備受關(guān)注的指標(biāo)。目前，新型手性有機(jī)半導(dǎo)體仍處于研究階段，期待它們未來能真正助力我們手中的電子設(shè)備“蛻變”升級。