據悉，科學家們已經發現具有不成對電子的半導體分子（被稱為“自由基”）可用于制造非常有效的有機發光二極管（OLED），利用其量子力學“旋轉”特性來克服傳統非自由基材料的效率限制。

自由基往往因其極高的化學反應以及對包括人類健康和臭氧層在內造成不利影響而著稱。現在，通過科學家的發現，自由基OLED或將成為下一代顯示器和照明技術的基礎。

來自劍橋大學和吉林大學的團隊描述了該自由基“向上”以及“向下”的旋轉特征，該穩定的自由基被稱為“雙重”的電子狀態。將這些自由基OLED通電后，導致了高亮度雙重激發態，能發射效率近100%的深紅光。

對于傳統化合物（即沒有未成對電子的非自由基），量子力自旋要求電荷注入在OLED的運行中形成25%的明亮“單線態”以及75%的暗色“三重態”。自由基為從20世紀80年代OLED的出現以來就一直困擾著研究人員的最基本的旋轉問題提供了一個很好地解決方案。

作為卡文迪什實驗室的Richard Friend教授團隊的首席合著者的Emile Evans博士表示：“從表面上看，OLED中的自由基不應該起任何實際作用，這使得我們的發現非常令人驚訝。自由基本身是異常發光的，并且在具有不尋常物理特性的OLED中運行。”當在主基質中分離并用通過激光激發時，自由基非典型地具有接近于發光的單一效率。這種高度發光的行為被轉化為高亮度LED，但還有另外一種轉變：即在器件中，電流將電子注入自由基中的不成對電子能級，并將電子從低位能級拉出來，再加上另一部分分子，進而形成了明亮的雙重激發態。

未來，這種高效藍光和綠光自由基二極管可能會進一步推動材料的創新。目前，研究人員正在探索自由基在照明應用外的可能性，希望自由基能對有機電子研究領域的其他分支有所啟發。