Turun yliopiston tiedote kertoo, että OLED-näyttöjen kirkkautta voidaan merkittävästi parantaa valon ja aineen vuorovaikutuksen paremmalla ymmärtämisellä.

OLED-teknologia, eli orgaanisia valoa säteileviä diodeja käyttävä tekniikka on yleistynyt valonlähteenä erilaisissa korkealaatuisissa näyttölaitteissa, kuten älypuhelimissa, kannettavissa tietokoneissa, televisioissa tai älykelloissa.

Fluoresoivat OLEDit ovat mullistaneet näyttölaitteiden teknologiaa joustavuutensa, keveytensä ja ympäristöystävällisyytensä ansiosta. 

Teknologian heikkoutena on kuitenkin alhainen hyötysuhde: fluoresoivissa OLEDeissa vain 25 prosenttia sähköenergiasta muuntuu tehokkaasti ja nopeasti valoksi. OLED-näyttöjen kirkkaus on yleensä myös muita valaistusteknologioita heikompi.

Turun yliopiston ja yhdysvaltalaisen Cornellin yliopiston tutkijat ovat nyt ehdottaneet ennakoivaa mallia tämän ongelman ratkaisemiseksi.

OLEDit ovat elektronisia komponentteja, jotka valmistetaan orgaanisista hiilipohjaisista yhdisteistä ja jotka tuottavat valoa, kun niihin johdetaan sähkövirtaa. Toisin kuin perinteisissä LCD-näytöissä, OLED-näytöissä jokainen pikseli säteilee itse valoa ilman erillistä taustavalaistusta.

Kun OLEDeissa käytetyt orgaaniset valoa säteilevät molekyylit asetetaan kahden puoliläpäisevän peilin väliin, ne voivat alkaa vuorovaikuttaa valon kanssa. Tämä vuorovaikutus voi luoda uudenlaisia hybriditiloja, eli uusia hiukkasia, joita kutsutaan polaritoneiksi.

Tuoreessa tutkimuksessa havaittiin, että oikeanlaisella säätelyllä voidaan löytää ihanteellinen piste, jossa pimeät tilat, 75 % kaikista tiloista, alkavatkin muuttua kirkkaiksi polaritoneiksi. Tämä voisi parantaa näyttöjen kirkkautta ja energiatehokkuutta huomattavasti.

"Vaikka yleinen ajatus polaritonien hyödyntämisestä OLED-teknologiassa ei ole täysin uusi, ennustava teoria suorituskyvyn vaihtelusta on puuttunut", kertoo apulaisprofessori Konstantinos Daskalakis Turun yliopistosta.

"Tässä työssä tarkastelimme tarkkaan, missä polaritoni saavuttaa ihanteellisen pisteensä eri skenaarioissa. Havaitsimme, että polaritonien vaikutus riippuu kytkettyjen molekyylien lukumäärästä. Mitä vähemmän molekyylejä, sitä suurempi vaikutus on."

"Esimerkkimolekyyleillä ja vain yhdellä kytketyllä molekyylillä hyötysuhde parani merkittävästi", jatkaa tutkijatohtori Olli Siltanen. 

"Parhaimmillaan polaritonit kiihdyttivät pimeiden tilojen konversiota jopa 10 miljoonaa kertaa nopeammaksi." 

Kun ilmiötä tutkittiin samanaikaisesti suurella määrällä molekyylejä, polaritoninen vaikutus oli vähäinen. Siksi nykyisten OLED-laitteiden valontuottotehokkuutta ei voida parantaa yksinkertaisesti varustamalla ne peileillä.

Tutkimuksessa saatu teoreettinen tieto on lupaava, mutta sen soveltaminen käytäntöön vaatii vielä jatkokehitystä.

"Seuraava haaste on kehittää teknologiaa, joka mahdollistaisi yksittäisten molekyylien vahvan kytkennän, tai luoda uusia molekyylejä, jotka on räätälöity polaritoneja hyödyntäviin OLEDeihin", selittää Daskalakis.

"Molemmat lähestymistavat vaativat merkittäviä teknisiä ratkaisuja, mutta onnistuessaan ne voisivat parantaa OLED-näyttöjen hyötysuhdetta ja kirkkautta huomattavasti."

OLED-laitteiden laajamittaisempaa käyttöönottoa ovat hidastaneet niiden alhainen energiatehokkuus ja rajallinen kirkkaus, etenkin verrattuna perinteisiin LED-laitteisiin. Tämä tutkimus voi kuitenkin tarjota perustan uuden sukupolven OLED-laitteille, jotka ovat entistä tehokkaampia ja pystyvät saavuttamaan aiemmin mahdottomana pidetyn suorituskyvyn.

Tulokset on julkaistu Advanced Optical Materials -lehdessä.

*

Juttu on Turun yliopiston tiedote lähes sellaisenaan, Tiedetuubin toimituksen tarkastamana.

Havaijilla sijaitsevan Mauna Loa -vuoren huipulla on mitattu ilmakehän CO₂-pitoisuutta vuodesta 1958. Paikka on kaukana suurista päästölähteistä, joten sen mittaustulokset heijastavat hyvin globaalia taustapitoisuutta ilman paikallisten päästöjen suoraa vaikutusta. 

Mauna Loalla olevan, Scrippsin merentutkimuslaitoksen ylläpitämän aseman CO₂-pitoisuusmittaukset ovatkin yksi tärkeimmistä ilmastonmuutokseen liittyvistä indikaattoreista. 

Mittaustulokset tunnetaan "Keeling Curve" -nimisenä käyränä (mittaukset aloittaneen Charles Keelingin mukaan),  joka näyttää CO₂-pitoisuuden jatkuvan nousun vuosikymmenten ajan.

Se näyttää, miten hiilidioksidipitoisuus on kasvanut koko ajan. Käyrässä näkyy myös vuotuinen kausivaihtelu, joka johtuu pääasiassa pohjoisen pallonpuoliskon kasvillisuuden vuotuisesta kasvusta ja lehdettömyysjaksosta. Keväällä ja kesällä kasvit sitovat hiiltä fotosynteesin kautta, mikä vähentää ilmakehän CO₂-pitoisuutta, kun taas syksyllä ja talvella pitoisuus nousee, koska kasvit lakkaavat toimimasta aktiivisesti.

Iso-Britannian Ilmatieteen laitos Met Office kertoo tiedotteessaan, että viime vuonna näissä CO₂-mittauksissa nähtiin nopein vuotuinen nousu, ja se oli suurempi kuin oli ennustettu. 

Mitattu nousu oli 3,58 osaa miljoonaa kohti (ppm), mikä ylitti Met Officen ennusteen 2,84 ± 0,54 ppm.

Myös satelliittimittausten mukaan maailmanlaajuinen hiilidioksidipitoisuuden nousu oli tavanomaista suurempi, koska fossiilisten polttoaineiden polttamisesta tulleet päästömäärät olivat ennätyksellisen korkeita ja heikentyneet luonnolliset hiilinielut, kuten trooppiset metsät, sekä poikkeukselliset metsäpalot korostivat tilannetta. 

Metsäpalot johtuivat laajalle levinneistä kuumista ja kuivista olosuhteista, jotka liittyivät osittain El Niñoon ja osittain muihin tekijöihin, mukaan lukien ilmastonmuutokseen.

Lähitulevaisuus on mahdollisesti kuitenkin rauhallisempi, sillä hiilidioksidimäärän nousun vuosien 2024 ja 2025 välillä ennustetaan olevan "vain" 2,26 ± 0,56 ppm. Syynä ovat osittain hiilinielujen uudelleen vahvistuminen, mikä liittyy siihen, että nyt meneillään ollut El Niño -kausi on muuttumassa La Niña -olosuhteisiin.

Jos maailmanlaajuinen ilmakehän lämpeneminen halutaan rajoittaa 1,5°C:een, tulisi ilmakehään kertyvän CO₂:n määrän pienentyä 1,8 ppm:iin vuodessa hallitustenvälisen ilmastonmuutospaneelin IPCC:n (Intergovernmental Panel on Climate Change) käyttämien laskelmien mukaan.

Juttua on korjattu lukijan kommentin jälkeen 20.1. klo 17 Suomen aikaa: ”Keeling curve” -käyrän nimi tulee Mauno Loan mittaukset aloittaneesta Charles Keelingistä, ei käyrän kallistumisesta ylöspäin, kuten alkuperäisessä tekstissä mainittiin.

Eilen laukaistu Dragon 2 on toiminut avaruudessa moitteetta. Sen 27 tuntia kestänyt kipuaminen korkeammalle kiertoradalle päättyi juuri, kun alus kiinnittyi Kansainvälisen avaruusaseman Harmony-moduulissa olevaan telakointiporttiin.

Dragon 2:n telakoitumisportti on aluksen nokassa, ja sitä laukaisun aikana suojannut kartio oli kauniisti käännettynä sivuun.

Kyseessä on uuden aluksen testilento, ja matkan aikana on tehty lukuisia kokeita sen systeemeille. Eräs tärkeimmistä tehtävistä oli avaruusasemalle saapuminen.

Dragon 2 on jo usean vuoden ajan käytössä olleen Dragon-rahtialuksen uusi versio, joka pystyy kuljettamaan myös astronautteja. Toinen olennainen ero on aluksen tapa telakoitua avaruusasemaan: siinä missä aikaisempi Dragon saapui vain aseman luokse ja astronautit kiinnittivät sen asemaan robottikäsivarrella, lähestyy ja kiinnittyy Dragon 2 itse automaattisesti.

Samaan kohtaan asemaa telakoituivat aikanaan myös avaruussukkulat, mutta telakointiportti on vaihdettu uuteen. Portissa ja sen ympärillä on myös laitteita, jotka auttavat alusta telakoitumisessa; lisäksi Dragon 2 käyttää lähestymisessään apuna lasereita, lämpökameroita ja GPS-paikantimia.

Laukaisu näyttää olleen täydellinen: Falcon 9 nousi lentoon klo 9.49 Suomen aikaa Floridan yötaivaalle ja kun laukaisusta oli kulunut noin 11 minuuttia, eli kello 10 Suomen aikaa, oli Dragon 2 -kapseli kiertämässä Maata. Hieman sitä ennen kantoraketin ensimmäinen vaihe oli laskeutunut takaisin myrskyävällä Atlantilla olevan lavetin päälle.

Nyt SpaceX:n ja Nasan tiimit pääsevät kunnolla lennon varsinaisen tehtävän kimppuun: aluksen testaamiseen avaruudessa. Sen moottoreita käytetään, sitä käännellään ja kieputellaan, ja ennen kaikkea, sen kaikkia toimia seurataan tarkasti.

Ellei mitään ihmeellistä ilmene, telakoituu Dragon 2 Kansainväliseen avaruusasemaan noin klo 13 Suomen aikaa huomenna sunnuntaina.

Telakoituminen on lennon seuraava todella jännä vaihe, koska tällä kerralla alus kiinnittyy aseman telakointiporttiin itsekseen, automaattisesti. Tähän saakka miehittämättömät, asemalle rahtia kuljettaneet Dragon-alukset ovat tulleet aseman luokse, minkä jälkeen astronautit ovat kiinnittäneet ne asemaan robottikäsivarrella.

Koska kyseessä on koelento, tehdään tämä ensimmäinen telakoituminen hyvin varovasti ja rauhallisesti.

Juttua on päivitetty useampaan kertaan, viimeksi klo 19.40.

Kosmonautti Aleksei Ovchinin ja astronautti Nick Hague nousivat tänään lentoon Baikonurin kosmodromista klo 11.40.15 Suomen aikaa ja lento sujui normaalisti aina siihen saakka, kunnes raketissa tapahtui toimintahäiriö.

Noin kaksi minuuttia ja kaksi sekuntia laukaisun jälkeen kantoraketin neljän apuraketin irtoamisen jälkeen jokin meni vikaan.

Raketti on pettänyt", kertoi Ovchinin radiolla rauhallaisella äänellä puhuen. Tätä tilannetta on simuloitu koulutuksen aikana monta kertaa, joten miehistö tiesi täsmälleen mitä tehdä.

Sojuz irroitettiin raketista ja se oli vapaassa heittoliikkeessä. Liike tosin jatkui vielä vähän aikaa ylöspäin, koska alus jatkoi samalla liikeradalla eteenpäin, mutta painovoiman vetämänä se alkoi kääntyä alaspäin samaan tapaan kuin suuri, kaaressa ilmaan heitetty kivi. Koska alus oli vapaassa heittoliikkeessä, oli sen sisällä painottomuus. Ovchinin vahvisti tämän.

Raketista otettua videota katsomalla näkee hyvin, että juuri ennen häiriötä siitä näyttää selvästi irtoavan osia.

Raketista irtoamisen jälkeen maahanpaluukapseli, jonka sisällä avaruuslentäjät ovat, irtosi alla olevasta huoltomoduulista ja sen päällä olevasta kiertorataosasta. Tämä tapahtui räjähdyspulttien avulla, joten nämä toi oman mausteensa jännittävään tapahtumaketjuun.

Siinä missä normaalisti alas tuleva Sojuz tulee vähän sivuliirrossa, loivasti ilmavirrassa surffaten, putosi alus nyt jyrkästi alaspäin ns. ballistista rataa pitkin. Siis kuten putoava kivi. Siksi koko ajan alaspäin tultaessa tihenevä ilmakehä jarrutti voimakkaasti sen vauhtia, jolloin miehistö joutui kokemaan suurta kiihtyvyyttä – tai siis tässä tapauksessa hidastuvuutta. He painautuivat pahimmillaan istuimiaan vasten 6,7 g:n voimalla, eli he tunsivat olevansa lähes seitsemän kertaa normaalia painavampia.

Painottomuus on jännää. Kun painovoima ei ole kahlitsemassa, voidaan valmistaa jättikokoisia kiteitä, tehdä yllättäviä molekyylejä sekä sekoittaa toisiinsa nesteitä tavalla, mikä täällä Maan pinnalla ei ole mahdollista.

Painottomuudessa voidaan tehdä kummallista, vaahtomaista metallia, joka on kevyttä ja kestävää. Siellä voidaan myös valmistaa nykyistä paljon parempaa valokuitua.

Mutta miksi näin ei tehdä, jos kaikki on avaruudessa paljon paremmin kuin täällä Maan päällä?