OLED能映射磁场吗？

澳大利亚团队展示微波谐振器如何改变OLED应用

新南威尔士大学的研究人员已经证明，OLED可以用来绘制磁场图。

这项由新南威尔士大学物理学院的Rugang Geng和Dane McCamey领导的最新研究发表在《自然通讯》上。

Geng说：“我们的研究结果表明，OLED是一种商用技术，通过集成一小块微波电子器件，不仅可以用于显示器和照明，还可以用于量子传感和磁场成像。”

“如果这项技术开发得当，人们可以简单地使用智能手机绘制周围的磁场图，例如发现钻石或珠宝中的缺陷。这在工业中也有应用，例如发现建筑材料中的缺陷或作为生物医学传感器。”

它是如何工作的？

Geng说：“OLED器件的基本工作原理是，当施加电压时，电子和空穴被注入器件的不同层。当电子和空穴在中心层相遇时，它们会形成‘激子’，当它们衰变时会发出可见光，这就是OLED用作显示器和光源的原因。”

这种发光过程利用了带负电荷的电子和带正电荷的空穴的电荷特性。它们还具有另一种称为自旋的内在性质。这种自旋要么指向上，要么指向下，对外部磁场非常敏感。事实上，它可以在磁共振条件下“触发”（或切换方向）。

Geng说：“通过测量这种触发引起的电流和发射光的信号变化，我们能够检测器件所暴露的任何磁场的强度。”

通过将OLED与微波谐振器集成，Geng、McCamey和他们的同事在OLED器件上产生了一个微小的振荡磁场，使OLED屏幕的每个像素都能充当一个小型磁场传感器。

“我们对这个结果并不感到惊讶——我们已经追求这个目标好几年了，”McCamey说。“但我们对我们所能拍摄的图像的分辨率感到惊讶——我们可以看到亚微米长度的细节，类似于细菌或神经元的大小。”

商业化和日常使用

现有的量子传感和磁场成像设备往往又大又贵，需要来自高功率激光器的额外功率，或者极低的温度。在这些条件下，设备集成潜力和商业可扩展性是有限的。

然而，该团队开发的新技术可以在微芯片规模上发挥作用，不需要激光输入，在科学研究、工业和医学领域显示出巨大的应用潜力。

Geng说：“接下来，我们希望提高器件的整体性能，包括优化器件架构和探索其他可以显著提高场灵敏度的技术。”

“我们也在探索与OLED技术公司的合作，因为他们将器件从实验室转移到商业产品的经验将有助于加快这项技术的转化。”

图：有机发光二极管进行亚微米自旋磁场成像

参考文献

'Sub-micron spin-based magnetic field imaging with an organic light emitting diode' by Rugang Geng et al; Nature Communications volume 14, Article number: 1441 (2023)

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