Science Advances文獻導讀：東京大學開發超薄有機材料助力電子皮膚（e-skin）成像技術

東京大學的研究人員開發出了一種超薄柔性保護層，并利用這種材料制造成了在空氣中能穩定存在的有機發光二極管（OLED）顯示器，從而給我們詳細探討了這種超薄柔性有機材料的用途。

如上圖左上所示，為血氧水平監測儀的系統輪廓圖；右上所示為兩個直接照射到手指上的紅色和綠色的聚合物發光二極管(PLEDs)，從手指內部反射的光被柔性有機光電探測器（OPD）所捕捉。通過這種反射光我們就可以測量血氧和脈搏率；圖片的底部為傳感器輸出的信號顯示在聚合物發光二極管顯示器上。

這項技術的有效應用，將使得血氧水平電子皮膚（e-skin）顯示器,適用于運動員的電子皮膚心率傳感器以及許多其他應用的實現成為可能。在下文的圖文導讀中，我們對部分應用及其優勢進行了簡單的介紹。

圖文導讀：

圖一：柔性PLEDs和OPDs的特征

圖中所示的所有的測量數據都是在空氣中測得的。（A）為柔性PLEDs的結構。其鈍化層由有機(500nm厚的聚對二甲苯)層和無機(200nm厚的SiON)層交替疊加在一起構成。(B)為被褶皺化處理的柔性綠色PLED的照片。(C)為OPD（圖中黑色線所示）的EQE（外量子效率），以及任意單位（a.u）下的藍色(藍色線)、綠(綠色線)、紅色(紅色線)的PLEDs的歸一化的致發光（EL)光譜。(D)為柔性PLEDs在電流密度制約下的EQE的特征。其內部的插圖中顯示的為相應顏色的柔性PLEDs的L-V（亮度-電壓）曲線圖。(E)為單獨的柔性OPD的照片。(F)為在模擬太陽能照明條件的不同的光強條件下，OPD的J-V（電流密度-電壓）特征曲線圖。圖中紅色,橙色,綠色,淺藍色,藍色,紫色,灰色,和黑色線分別代表1000，706,502,400,297,199,和99 W/m2和黑暗的光強條件。(G)為在使用太陽能模擬器條件下測得的柔性OPD的特征曲線。紅色和綠色線分別為V(oc)-L(電壓-光強)和J(sc)-L(電流密度-光強)曲線圖。

圖二：超薄光學設備不可思議的靈活性。

圖(A)為超薄紅色PLED附著在一個預拉伸的彈性體上的照片。從右到左圖像分別代表從褶皺狀態過渡到平面狀態照片。(B)為褶皺的PLED的3D照片，預拉伸值為60%。(C)圖為綠色PLED的循環拉伸測試結果。在1000次循環拉伸測試后，光強度只下降了10%。(D)圖為褶皺處理后的OPD的Voc值。其內部插圖為平面的和壓縮后的OPD照片。 (E)圖為OPD的循環拉伸測試數據。在300次循環拉伸測試后，OPD的特征并沒有出現任何退化的跡象。黑圓圈和紅三角分別表示Voc和規范化的Jsc。其內部插圖為OPD的J-V特征曲線 (其中點線為黑暗狀態下的；實線為輻照綠燈狀態下的)。黑色和紅色線條分別表示初始狀態和在300次循環拉伸后的狀態。

圖三：柔性有機脈搏血氧計。

圖(A)為脈搏血氧計的結構圖示。(B)為反射脈沖血氧計的工作原理。(C)為當綠色PLED輻照時不同光強條件下OPD的J-V曲線圖。(D) 為當紅色PLED輻照時不同光強條件下OPD的J-V曲線圖。(E)為一段時間內用紅色的PLED和OPD測量的脈搏波。 (F)為空氣中能穩定存在的，由紅色的PLED和OPD測量的PPG（演算法技術）信號。 (G)為99%的血氧水平下OPD的輸出信號。綠色和紅色線分別代表綠色和紅色PLEDs輻照時的信號。(H) 為90%的血氧水平下OPD的輸出信號。綠色和紅色線分別代表綠色和紅色PLEDs輻照時的信號。

感謝材料人編輯部黃語嫣提供素材

原文參考鏈接：Ultraflexible organic photonic skin