最新手性半導體的共聚焦顯微鏡圖像。圖片來源：英國劍橋大學

這種新型半導體能夠發(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，但在電子學領(lǐng)域卻很難駕馭和掌控。因為大多數(shù)無機半導體，如硅，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有對稱性。

研究團隊從大自然中汲取靈感，巧妙運用分子設(shè)計策略，讓半導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。團隊將其整合到圓偏振有機發(fā)光二極管（OLED）內(nèi)，這些設(shè)備顯示出破紀錄的效率、亮度及偏振水平，性能遠超同類產(chǎn)品。

手性半導體有望在顯示技術(shù)領(lǐng)域大顯身手。當前顯示器屏幕由于過濾光線的方式，存在大量能源浪費，而這種手性半導體則能有效減少光損失，讓屏幕更加明亮且節(jié)能。除應用于顯示器外，還將對量子計算和自旋電子學產(chǎn)生影響。自旋電子學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：

新型手性有機半導體，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)半導體不同，最新開發(fā)的新型手性半導體能夠發(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。目前，新型手性有機半導體仍處于研究階段，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。