Οι ερευνητές έδειξαν ότι οι OLED μπορούν να γίνουν ταχύτερα με την κατάλληλη επιλογή υλικών και σχεδίαση της συσκευής για να επιτύχουν μετάδοση-ρεκόρ. Ένα σταθερό οργανικό μόριο που ονομάζεται dinaphthylperylene (DNP), γνωστό για τη μεγάλη διάρκεια ζωής και την ταχύτατη εκπομπή φωτός, είναι ένα βασικό στοιχείο.
Η επικοινωνία μέσω φωτός γίνεται πραγματικότητα
Στην κούρσα για την ανάπτυξη ταχύτερων και πιο ευέλικτων τεχνολογιών ασύρματης επικοινωνίας, οι επιστήμονες στρέφονται σε μια απρόσμενη πηγή: τις ίδιες οργανικές διόδους εκπομπής φωτός (OLED) που χρησιμοποιούνται στις οθόνες των smartphone και των τηλεοράσεων.
Μια πρόσφατη μελέτη από τα πανεπιστήμια St Andrews και Cambridge, που δημοσιεύτηκε στο Advanced Photonics, δείχνει ότι οι OLED μπορούν να σχεδιαστούν για να μεταδίδουν δεδομένα με ταχύτητες ρεκόρ σε μεγάλες αποστάσεις – γεγονός που θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον τρόπο με τον οποίο συνδέονται οι συσκευές μας.
Το VLC ως εναλλακτική λύση στο Wi-Fi
Η τεχνολογία visible light communication (VLC), ή αλλιώς Li-Fi, χρησιμοποιεί φως αντί για ραδιοκύματα για τη μετάδοση δεδομένων. Πλεονεκτεί λόγω του υψηλού εύρους ζώνης, των χαμηλών παρεμβολών και της δυνατότητας να ενσωματωθεί σε υπάρχοντα συστήματα φωτισμού.
Τα OLED είναι ιδανικά για VLC επειδή είναι λεπτά, εύκαμπτα και εύκολα στην παραγωγή, όμως μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν πολύ αργά για μετάδοση σε υψηλές ταχύτητες.
Ρεκόρ ταχύτητας με νέα υλικά
Η νέα αυτή έρευνα αμφισβητεί την παλιά υπόθεση. Με προσεκτική επιλογή υλικών και σχεδίαση των OLED, η ομάδα πέτυχε ρυθμούς μετάδοσης έως 4,0 Gbps σε απόσταση 2 μέτρων και 2,9 Gbps σε απόσταση 10 μέτρων – και τα δύο αποτελούν ρεκόρ για OLED. Προηγούμενα συστήματα έφταναν μόλις τα 2,85 Gbps και μόνο σε πολύ μικρές αποστάσεις.
Ο ρόλος του dinaphthylperylene (DNP)
Το μυστικό αυτής της επιτυχίας είναι το οργανικό μόριο dinaphthylperylene (DNP), που συνδυάζει σταθερότητα, μεγάλη διάρκεια ζωής και ταχύτατη εκπομπή φωτός.
Οι ερευνητές κατασκεύασαν OLED με βάση το DNP και ρύθμισαν προσεκτικά το πάχος και τη σύνθεση των στρώσεων για να επιτύχουν ισορροπία μεταξύ φωτεινότητας και ταχύτητας. Μεγαλύτερες OLED συσκευές μπορούσαν να εκπέμπουν περισσότερο φως χωρίς να χάνουν σε απόδοση.
Υψηλής απόδοσης VLC σύστημα δοκιμής
Για τη δοκιμή των επιδόσεων, οι ερευνητές έστησαν ένα πλήρες σύστημα VLC χρησιμοποιώντας OLED ως πομπούς και υψηλής ταχύτητας φωτοδιόδους ως δέκτες.
Εφάρμοσαν την τεχνική orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) – χρησιμοποιείται ευρέως στο Wi-Fi και το 5G – για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης. Το σύστημα διατήρησε χαμηλά ποσοστά σφαλμάτων ακόμη και σε υψηλές ταχύτητες, χάρη σε προηγμένη επεξεργασία σήματος και διόρθωση λαθών.
Επανάσταση στην απόσταση μετάδοσης
Ιδιαίτερα εντυπωσιακή είναι η επίτευξη σχεδόν 3 Gbps σε απόσταση 10 μέτρων με μία μόνο OLED συσκευή. Πρόκειται για τεράστιο άλμα, αφού τα περισσότερα OLED VLC συστήματα στο παρελθόν λειτουργούσαν μόνο κάτω από μισό μέτρο.
Το μέλλον των OLED στην ασύρματη επικοινωνία
Αυτό ανοίγει τον δρόμο για πρακτικές εφαρμογές του VLC με OLED σε σπίτια, γραφεία και φορετές συσκευές.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι περαιτέρω πρόοδος μπορεί να επιτευχθεί με βελτίωση της σταθερότητας των υλικών, ενίσχυση της φωτεινότητας και βελτίωση της σχεδίασης. Καθώς η τεχνολογία OLED συνεχίζει να εξελίσσεται λόγω της βιομηχανίας οθονών και φωτισμού, είναι βέβαιο ότι θα παίξει σημαντικό ρόλο στο μέλλον της ασύρματης επικοινωνίας.
Περισσότερες πληροφορίες: Kou Yoshida et al, Οργανικές δίοδοι εκπομπής φωτός υψηλής ταχύτητας με βάση το διναφθυλοπερυλένιο που επιτυγχάνουν επικοινωνία 4-Gbps, Advanced Photonics (2025). DOI: 10.1117/1.AP.7.3.036005
Πληροφορίες περιοδικού: Προηγμένη Φωτονική
Παρέχεται από την SPIE