据悉，科学家们已经发现具有不成对电子的半导体分子（被称为“自由基”）可用于制造非常有效的有机发光二极管（OLED），利用其量子力学“旋转”特性来克服传统非自由基材料的效率限制。

自由基往往因其极高的化学反应以及对包括人类健康和臭氧层在内造成不利影响而著称。现在，通过科学家的发现，自由基OLED或将成为下一代显示器和照明技术的基础。

来自剑桥大学和吉林大学的团队描述了该自由基“向上”以及“向下”的旋转特征，该稳定的自由基被称为“双重”的电子状态。将这些自由基OLED通电后，导致了高亮度双重激发态，能发射效率近100%的深红光。

对于传统化合物（即没有未成对电子的非自由基），量子力自旋要求电荷注入在OLED的运行中形成25%的明亮“单线态”以及75%的暗色“三重态”。自由基为从20世纪80年代OLED的出现以来就一直困扰着研究人员的最基本的旋转问题提供了一个很好地解决方案。

作为卡文迪什实验室的Richard Friend教授团队的首席合著者的Emile Evans博士表示：“从表面上看，OLED中的自由基不应该起任何实际作用，这使得我们的发现非常令人惊讶。自由基本身是异常发光的，并且在具有不寻常物理特性的OLED中运行。”当在主基质中分离并用通过激光激发时，自由基非典型地具有接近于发光的单一效率。这种高度发光的行为被转化为高亮度LED，但还有另外一种转变：即在器件中，电流将电子注入自由基中的不成对电子能级，并将电子从低位能级拉出来，再加上另一部分分子，进而形成了明亮的双重激发态。

未来，这种高效蓝光和绿光自由基二极管可能会进一步推动材料的创新。目前，研究人员正在探索自由基在照明应用外的可能性，希望自由基能对有机电子研究领域的其他分支有所启发。