通过弄清楚如何精确地命令构成科学家所谓的有机玻璃的分子 – 一些电子显示器，发光二极管和太阳能电池的核心材料 – 来自威斯康星大学麦迪逊分校的化学家团队为更高效，更坚固的便携式电子设备以及可能是基于有机材料的新一代太阳能电池奠定了基础。
本周(2015年3月23日)在科学院院刊(PNAS)上撰写的一个由UW-Madison化学教授Mark Ediger领导的团队描述了一种方法，能够通过生产有机玻璃来定期对有机玻璃进行订购，以便构成眼镜的分子理想地定位。
“眼镜通常是各向同性的，这意味着它们的性质在任何方向上都是相同的，”世界玻璃专家Ediger解释说，他与威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员Shakeel Dalal和Diane Walters一起进行了这项研究。
Ediger说，玻璃可以用任何数量的材料制成。当然，最熟悉的是窗玻璃，主要由矿物二氧化硅制成。但是其他类型的玻璃可以由金属和其他材料制成，并且自然界会产生自己的变体，例如火山玻璃黑曜石。有机玻璃使用基于碳而不是二氧化硅的材料制成。
Ediger团队设计的新型有机玻璃“使分子以特定的方式定向，站立或躺下，”他解释道。取向会影响性能，并可在其使用的设备中提供更高水平的效率和耐用性。
虽然有新的PNAS报告中描述的有机玻璃的先例，Ediger的团队与芝加哥大学分子工程研究所的Juan de Pablo和Ivan Lyubimov合作深入研究了这一过程并发现了控制分子的关键制造过程中的方向 该方法可以被利用以容易地和常规地制备其分子被更好地调节的有机玻璃，从而赋予感兴趣的增强的性质。
这一发现很重要，因为有机玻璃广泛用于所谓的有机发光二极管，这些显示器的有源元件用于一些便携式消费电子产品，如手机。也许更重要的是，Ediger团队的发现可能有助于推进改进的光伏器件，例如将光转换为电能的太阳能电池。
“我们正在考虑下一代光伏产品，”Ediger说，并指出迄今为止在太阳能电池等产品中使用有机玻璃的情况有限。“该技术在商业上尚不成熟，对材料特性的改进控制可能会产生重大影响。”
他说，有机太阳能电池的生产成本可能低于现在常用的结晶有机硅光伏电池。
在便携式电子产品中，这项工作可以帮助建立更耐用的屏幕的新方法。每年仅为手机制造多达1.5亿个这样的显示器，并且新的发现可以使显示器产生更多的光，使用的能量减少多达30%。
Ediger及其同事发现的关键在于一种称为物理气相沉积的过程，即组成便携式电子显示器的有机发光二极管是如何大规模生产的。制造二极管的过程发生在真空室中，其中分子被加热和蒸发，然后在基板上的超薄层中冷凝，以形成手机或其他装置的发光显示器。
“我们工作的新内容是我们系统地探索了重要的控制变量，基板温度，并发现了可以利用的分子取向的一般模式，”Ediger说。“此外，我们现在明白是什么控制了特定眼镜中的方向。”
他说，结果可能是有机发光二极管比目前使用的二极管更节能。