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.

Bulletin of the Atomic Scientists on vuonna 1945 perustettu tieteellinen lehti ja sitä julkaiseva organisaatio, jonka taustalla ovat ydinpommin luoneen Manhattan-projektin tutkijat, joista nimekkäimpiä ovat Albert Einstein ja Robert Oppenheimer. 

Ryhmän tavoitteena on valistaa yleisöä ja päättäjiä tieteeseen, teknologiaan ja kansainvälisiin suhteisiin liittyvistä asioista, jotka vaikuttavat ihmiskunnan turvallisuuteen, ja sen tunnetuin toimi on niin sanottu Tuomiopäivän kello eli  Doomsday Clock.

Se symbolisoi kuinka lähellä maailma on ihmiskunnan tuhosta kuvaamalla tilannetta kellotauluun: mitä lähempänä viisarit ovat puoltayötä, sitä lähempänä on täystuho. 

Kelloa päivitetään vuosittain, ja myös tarpeen mukaan useamminkin, perustuen arvioihin ydinaseiden, ilmastonmuutoksen ja muiden globaalien uhkien tilanteesta.

2025 on 89 enää sekuntia keskiyöhön

Perinteiseen tapaan Bulletin of the Atomic Scientists päivitti tuomiopäivän kelloa nyt tammikuun 28. päivänä. Olemme lähempänä tuomiopäivää kuin olemme olleet koskaan, kylmä sota mukaan luettuna.

Ryhmän mukaan ihmiskunta lähestyi vuonna 2024 yhä enemmän katastrofia. 

Tuhoisat kehityssuunnat jatkuivat, eivätkä kansat ja niiden johtajat ole onnistuneet tekemään tarvittavia muutoksia kurssin muuttamiseksi, vaikka merkit vaaroista ovat erittäin selkeitä.

Muutos ei ole suuri. Se on lähinnä symbolinen. 

Tätä ennen kello oli 90 sekunnin päässä keskiyöstä, mutta nyt se siirrettiin sekuntia lähemmäksi aikaan 89 sekuntia keskiyöhön.

Atomitutkijaryhmä haluaa lähettää tällä sekunnilla merkin: maailma on jo vaarallisesti lähellä rotkon reunaa, ja ryhmä haluaisi maailman johtajien tunnustavan maailman tilanteen ja ryhtyvän puheiden sijaan oikeisiin toimiin vähentääkseen ydinaseiden, ilmastonmuutoksen ja biologisten tieteiden sekä erilaisten kehittyvien teknologioiden väärinkäytön aiheuttamia uhkia.

Ukrainan sota, joka jatkuu nyt kolmatta vuottaan, varjostaa maailmaa. Konflikti voi muuttua ydinaseelliseksi koska tahansa hätiköidyn päätöksen, onnettomuuden tai virhearvion vuoksi. 

Tulenarat tilanteet Lähi-idässä uhkaavat riistäytyä hallinnasta laajemmaksi sodaksi ilman varoitusta. 

Ydinaseita hallussaan pitävät maat kasvattavat asevarastojensa kokoa ja roolia sijoittamalla satoja miljardeja dollareita sivilisaation tuhoamiseen kykeneviin aseisiin. 

Ydinaseiden valvontaprosessi on romahtamassa, ja ydinasemaihtien väliset korkean tason kontaktit ovat täysin riittämättömät verrattuna kädessä olevaan vaaraan. 

Myös ydinaseettomat maat harkitsevat omien ydinsaeiden kehittämistä.

Ilmastonmuutoksen vaikutukset lisääntyivät viime vuonna, kun lukuisat merkit merenpinnan noususta lämpötilaan ylittivät aiemmat ennätykset. 

Samaan aikaan ilmastonmuutosta aiheuttavat kasvihuonekaasupäästöt jatkoivat kasvuaan.  Äärimmäiset sääilmiöt ja muut ilmastonmuutokseen liittyvät tapahtumat – tulvat, hirmumyrskyt, helleaallot, kuivuus ja metsäpalot – vaikuttivat jokaiseen maanosaan. 

Maailman pyrkimykset ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ovat vaisuja, koska useimmat hallitukset eivät toteuta tarvittavia rahoitus- ja politiikkatoimia maailmanlaajuisen lämpenemisen pysäyttämiseksi. Aurinko- ja tuulienergian kasvu on ollut vaikuttavaa, mutta se ei ole riittävää ilmaston vakauttamiseksi.

Uudet ja uudelleen ilmaantuvat sairaudet uhkaavat edelleen maailman taloutta, yhteiskuntaa ja turvallisuutta. Helpostitarttuvan lintuinfluenssan esiintyminen epätyypilliseen aikaan, sen leviäminen maatalouseläimiin ja maitotuotteisiin sekä ihmistapaukset ovat luoneet mahdollisuuden tuhoisalle ihmispandemialle. 

Korkean turvallisuustason biologisia laboratorioita rakennetaan ympäri maailmaa, mutta niiden valvontajärjestelmät eivät pysy tahdissa, mikä lisää riskiä, että pandemian potentiaalia omaavia patogeeneja pääsee karkuun. 

Tekoälyn nopea kehitys on lisännyt riskiä, että terroristit tai maat saavuttavat kyvyn suunnitella biologisten aseiden, joille vastatoimia ei ole olemassa.

Monet epävakautta aikaan saavat teknologiat ovat kehittyneet viime vuonna tavoilla, jotka tekevät maailmasta vaarallisemman. 

Tekoälyn käyttö sotilassovelluksissa herättävät kysymyksiä siitä, kuinka paljon koneille annetaan valtaa tehdä sotilaallisia päätöksiä – myös päätöksiä, jotka voivat tappaa suuressakin mittakaavassa, mukaan lukien ydinaseiden käyttöön liittyvät päätökset. 

Suurvaltojen väliset jännitteet heijastuvat yhä enemmän avaruuskilpailuun, missä suurvallat kehittävät aktiivisesti kyvykkyyttä toimia satelliitteja vastaan. Venäjä on tiettävästi myös vienyt avaruuteen ydinaseen koekappaleen.

Kun näihin lisätään vielä väärän tiedon, disinformaation ja salaliittoteorioiden levittäminen, on tilanne hankala. Perinteinen tiedonvälitys on vaarassa sekä totuuden ja valheen välinen raja hämärtyy.

Tekoälyn kehitys tekee väärän tai epäautenttisen tiedon levittämisen helpommaksi internetissä, kuten myös sen havaitsemisen vaikeammaksi. 

Samalla valtiot ryhtyvät rajat ylittäviin pyrkimyksiin käyttää disinformaatiota ja muita propagandan muotoja vaalien kaatamiseksi, kun taas jotkut teknologia-, media- ja poliittiset johtajat edistävät valheiden ja salaliittoteorioiden leviämistä. 

Tämä tiedon ekosysteemin korruptio heikentää julkista keskustelua ja rehellistä keskustelua, joihin demokratia perustuu. Heikentyneessä tiedonmaisemassa syntyy myös johtajia, jotka vähättelevät tieteen merkitystä ja pyrkivät tukahduttamaan sananvapautta ja ihmisoikeuksia, minkä seurauksena vaarantuu se faktoihin perustuva julkinen keskustelu, jota maailmaa uhkaavien valtavien uhkien torjumiseksi tarvitaan.

Atomitutkijat toteavat, että Yhdysvalloilla, Kiinalla ja Venäjällä on mahdollisuus tuhota sivilisaatio. Näillä kolmella maalla on myös ensisijainen vastuu vetää maailmaa takaisin kuilun reunalta. Hidän tulisi ottaa ensimmäinen askel kohti tilanteen parantamista viipymättä, huolimatta syvistä erimielisyyksistään. 

Maailma tarvitsee välittömiä toimia.

* * *

Juttu perustuu Bulletin of the Atomic Scientists'in 28.1.2025 julkaistuun tiedotteeseen. Kuva on myös heidän.

Erinomainen otos hetkestä, jolloin Yhdysvaltain uusi, monien ongelmien ja roiman budjettiylityksen kanssa painiva F-22 Raptor -hävittäjä ylittää äänivallin koelennolla Alaskanlahden taivaalla. Paineaallon kartomainen muoto näkyy erinomaisesti paitsi siipien etureunassa, niin myös kohdissa, missä siipien kapeampi kohta alkaa sekä missä se loppuu ja siivet alkavat levitä. Pilvi on – kuten muutkin taivaan pilvet – pieniä vesipisaroita, jotka sokkiaallon alipaine puristaa ilman kosteudesta.

Kuva: Yhdysvaltain merivoimat / Ronald Dejarnett