Ett team av forskare från University of St Andrews har utvecklat ett nytt sätt att göra det mest hållbara, lätt och tunnaste ljuskälla som finns hittills, som skulle kunna revolutionera framtiden för mobil teknik och bana väg för nya framsteg inom hjärnvetenskap.

Skriver i två separata tidningar och publiceras i Naturkommunikation idag (måndag 7 december), den nya forskningen om utveckling av organiska lysdioder, leds av School of Physics and Astronomy vid University of St Andrews, har konsekvenser inte bara för framtida design av mobiltelefoner och surfplattor utan kan också spela en nyckelroll i neurovetenskaplig forskning och klinisk teknik som används för att hjälpa patienter som lider av neurologiska sjukdomar.

Genom att använda en kombination av organiska elektroluminescerande molekyler, metalloxid och biokompatibla polymerskyddsskikt, forskarna skapade organiska lysdioder som är lika tunna och flexibla som den dagliga plastfilmen vi använder hemma. De nya ljuskällorna som utvecklas kommer att få framtida konsekvenser för digitala displayer och kan användas för att göra lättare och tunnare displayer för telefoner och surfplattor; skärmar som är stora när vi tittar på dem, men som kan vikas eller rullas ihop när den inte används.

På längre sikt, dessa nya lysdioder kan också användas i behandlingar för neurologiska sjukdomar där ljusstyrda proteiner används för att modulera hjärnaktivitet hos patienter.

Tidigare försök att utveckla ultratunna organiska lysdioder visade att de kämpade med dålig stabilitet i luft och fuktiga miljöer. Dock, de nya lysdioderna visade sig vara extremt robusta med tester som visade att de kan överleva under vatten i veckor och motstå exponering för lösningsmedel och gasplasma. Lysdioderna kan också böjas runt kanten på ett rakblad tusentals gånger och fungerar fortfarande perfekt – ett enkelt experiment som framhäver deras extrema hållbarhet.

Robustheten, extrem formfaktor och mekanisk flexibilitet hos de nya ljuskällorna öppnar flera möjligheter för framtida användning och tillämpningar bortom mobil teknologi. Till exempel, de kan integreras i arbetsytor, förpackningar och kläder som självutsläppande indikatorer utan att tillföra vikt och volym till produkten. Vidare, deras stabilitet under hög luftfuktighet och i vatten gör dem idealiska för bärbara applikationer som kräver hudkontakt och för användning som implantat i biomedicinsk forskning.

Ledande forskare för båda studierna, Professor Malte Gather från School of Physics and Astronomy, sa:"Våra organiska lysdioder är mycket väl lämpade att bli nya verktyg inom biomedicinsk och neurovetenskaplig forskning och kan mycket väl hitta in i kliniken i framtiden."

Arbetar med Dr. Stefan Pulver från School of Psychology and Neuroscience i en separat studie, forskarna använde ljus från en mängd organiska miniatyrlysdioder och en neurovetenskaplig metod som kallas optogenetik för att styra fluglarvernas förflyttning på ett mycket kontrollerat sätt.

Genom att leverera ljus till specifika kroppssegment av krypande fluglarver kunde forskarna stimulera och tysta sensoriska neuroner på ett tillförlitligt sätt. Beroende på när och var ljuset levererades, larverna började krypa framåt eller bakåt, med dynamiken i ljusstimulering som kontrollerar kryphastigheten och andra aspekter av djurrörelser.

"Medan den exakta neuronala mekanismen bakom djursvaret förblir okänd, vi är nu i ett mycket bättre läge att testa en rad hypoteser relaterade till dessa organismers förflyttning, " förklarar Dr Caroline Murawski, från Institutionen för fysik och astronomi och första författaren till den andra studien.

Forskarna kombinerar för närvarande sitt genombrott i att göra ljus, flexibla och robusta organiska lysdioder med vad de har lärt sig om att kontrollera neural aktivitet hos flugor för att göra ljuskällor som kan implanteras i hjärnan hos ryggradsdjursorganismer. Detta kommer att göra det möjligt för forskare att studera hjärnans funktion på ett mindre invasivt och mer mångsidigt sätt än befintliga tekniker.

Förutom att bidra till framtida utveckling av mobila displayer, och öppnar nya vägar för grundforskning, de teknologier som utvecklats i dessa studier kan i slutändan användas för att förbättra kliniska behandlingar genom att skapa optiska gränssnitt som skickar information direkt till hjärnan hos mänskliga patienter som lider av synförlust, hörsel eller känsel.

Tidningarna, "En substratlös, flexibel, och vattentät organisk lysdiod, " av C. Keum et al, och "Segmentspecifik optogenetisk stimulering i Drosophila melanogaster med linjära arrayer av organiska ljusemitterande dioder, " av C. Murawski et al, publiceras i Naturkommunikation .