ИИ нашёл материалы для синих OLED нового поколения — доступных, ярких и эффективных

Международная группа исследователей из университетов Нагойи и Кюсю разработала новый подход к поиску материалов для синих OLED с помощью машинного обучения. Технология позволила значительно сократить объём сложных квантово-химических расчётов и ускорить поиск перспективных соединений для создания ярких и энергоэффективных органических светодиодов.

Синие OLED остаются одной из самых сложных задач для разработчиков дисплеев. Такие пиксели работают при более высоких энергиях возбуждения по сравнению с красными и зелёными, из-за чего добиться одновременно высокой эффективности и длительного срока службы значительно труднее.

Исследователи объединили машинное обучение с методами квантовой химии и сосредоточились на поиске материалов без использования бора. Вместо этого они изучили соединения на основе углерода, водорода и азота. Такой подход способен упростить синтез новых материалов и снизить стоимость их производства.

Для работы была создана виртуальная библиотека из более чем 19 тысяч молекул. Полный расчёт всех вариантов потребовал бы слишком больших вычислительных ресурсов, поэтому учёные случайным образом выбрали около тысячи молекул и выполнили для них детальный анализ. На основе полученных данных обучили модель машинного обучения, которая затем оценила более 17 тысяч соединений с доступными трёхмерными структурами. После дополнительной проверки методами квантовой химии специалисты отобрали 50 наиболее перспективных вариантов, а затем синтезировали две лучшие молекулы под названиями Cz-PAH-1 и Cz-PAH-2. В результате полный поиск потребовал детального анализа только 1050 соединений вместо всей библиотеки.

Оба материала относятся к классу соединений с термически активированной замедленной флуоресценцией. Такие материалы способны использовать не только синглетные, но и триплетные экситоны, которые в обычных органических светодиодах практически не участвуют в излучении света. Это позволяет значительно повысить эффективность OLED без применения сложных борсодержащих структур.

Испытания показали, что оба соединения обеспечивают узкополосное синее излучение с шириной спектра 17–19 нм, что соответствует высокой чистоте цвета. Квантовый выход фотолюминесценции в тонких плёнках достиг 93–99%. OLED на основе Cz-PAH-1 приблизился по цветовым характеристикам к стандарту Rec. 2020, а устройство с использованием Cz-PAH-2 продемонстрировало максимальную внешнюю квантовую эффективность 35,2%.

Авторы работы считают, что разработанный подход можно применять не только для поиска материалов для OLED. Сочетание компьютерной генерации молекул, машинного обучения, квантово-химических расчётов и последующего синтеза может ускорить разработку новых материалов для аккумуляторов, солнечных панелей, катализаторов и других технологий.

25 июля 2026 года

Константин Смородин