新分子承诺更便宜、 更高效的 OLED 显示器

哈佛大学研究人员设计了多个 1,000 新蓝色发光分子的有机发光二极管 (Oled)，可以大大提高显示器的电视机、 手机、 平板电脑，和更多。

OLED 屏幕使用时施加电流的发光的有机分子。与不同的是无处不在的液晶显示器 (Lcd)，OLED 屏幕不需要背光，意义，可显示一样薄和灵活的塑料片。单个像素可以开启或关闭，极大地提高屏幕的颜色对比和能源消耗。Oled 已经更换液晶显示器在高端消费类设备，但缺乏稳定、 高效的蓝色材料使得他们竞争力较弱中大型显示器如电视机。

哈佛大学研究人员，在麻省理工学院 (MIT) 和三星，配合的学科小组开发大型计算机驱动的筛选过程被称为分子的太空穿梭机，采用理论与实验化学、 机器学习和化学信息学快速识别新 OLED 的分子，以及执行，或优于行业标准。

“人们一旦认为这个家庭有机发光分子是限于一个小区域的分子空间，”说 Alán 鲁-艾伦，领导这项研究的化学与化学生物学教授。但通过开发复杂的分子生成器，使用先进的机器学习，并利用的专门知识的实验，我们发现高性能的蓝光 OLED 材料一大套。

研究结果发表在最近一期自然材料。

负担得起的 Oled 制造的最大挑战是排放的颜色为蓝色。液晶显示器，Oled 依靠绿色、 红色和蓝色的亚像素，生成每种颜色在屏幕上。但它一直很难找到有效地发出的蓝光的有机分子。为了提高效率，OLED 生产者创造了有机金属分子如铱提高分子磷光通过昂贵的过渡金属。此解决方案是昂贵和它尚未达到稳定的蓝颜色。

鲁艾伦和他的团队试图用完全有机分子替换这些有机的系统。

团队开始由图书馆建筑的超过 160 万的候选分子。然后，要缩小范围领域，来自哈佛大学约翰 A.保尔森学院工程与应用科学学院），由瑞安 · 亚当斯，计算机科学助理教授领导的研究人员开发新的机器学习算法来预测哪些分子都容易产生好的结果，并且优先考虑那些几乎要测试。这有效地减少搜索的计算开销至少乘以 10。

大卫 Duvenaud，亚当斯实验室和论文的合著的博士后研究员说:”这是化学和机器学习，自然合作”。”因为我们化工设计过程开始时数以百万计的可能的候选人的早期阶段，那里是没有办法，用来评估和确定优先次序的他们所有。所以，我们用于神经网络快速优先考虑基于所有的分子都已经被评估的候选人。

亚当斯说:”机器学习工具真的时代的到来和开始看到在诸多科学领域中的应用”。”这种合作是一个绝好的机会，推动先进的在计算机科学中，同时还在开发全新材料具有很多的实际应用。它极大的鼓舞地看到这些设计去从机器学习预测设备，你可以在你的手举行。”

“我们能模拟这些分子是真的预测的方式”第一作者的论文与鲁艾伦实验室的博士后研究员拉斐尔 Gómez Bombarelli 说。”我们能预测的颜色和亮度的从简单的量子化学计算和约 12 个小时的计算每个分子的分子。我们被图表化学空间，并寻找一个分子能通过运行虚拟实验的前沿。

“分子像运动员一样，”鲁艾伦说。”很容易找到一个跑步者，很容易找到一名游泳运动员，很容易找到一个骑车的人，但它很难找到所有三个。我们的分子必须是铁人三项运动员。他们必须是蓝色的、 稳定的和光明”。

尽管如此，找到这些超级分子需要做出更多计算能力 — — 它需要人类的直觉，说 Tim Hirzel，化学和化学生物学与论文的合著一名高级软件工程师。

为了帮助弥合理论建模和实验实践之间的差距，Hirzel 和团队建立了合作者探索的一半以上万量子化学模拟结果的 Web 应用程序。

每个月，Gómez Bombarelli 和另一位作者豪尔赫 · 阿奎莱拉 Iparraguirre 和博士后研究员在鲁艾伦实验室，选择最有前途的分子和他们的软件用于创建”棒球卡，”配置文件包含有关每个分子的重要信息。这一过程确认 2,500 分子值得细看。三星和麻省理工学院的团队实验合作者随后对哪些分子是最有希望为应用程序进行表决。球队绰号投票工具”分子火种”的流行的在线约会应用程序。

Hirzel 说:”我们便利方式很刻意，科学的社会方面”。

“计算机模型做了很多，但天才的火花仍然来自人，”说 Gómez Bombarelli。

鲁-艾伦说:”这一努力的成功源于其多学科的性质，”。”我们在麻省理工学院和三星的合作者提供关键的反馈意见的分子结构的要求”。

“高通量筛选技术开创了哈佛大学的显著减少的合成、 表征实验，优化，需要”说马克 · 巴尔多，电气工程和计算机科学在麻省理工学院的教授和该论文的共同作者。”这表明行业如何更快、 更高效地推进 OLED 技术”。

这加速设计周期后，团队是留下几百种以及执行，如果不比，先进的无金属 Oled 的分子。这种类型的分子筛选中的应用也远超出 Oled。

鲁-艾伦说:”这项研究是弹道朝着越来越先进的有机分子，可用于液流电池、 太阳能电池、 有机激光器和更多，在中间站”。”未来的加速分子设计是真的，真的很令人兴奋。”

除了作者提到，这份手稿是由杜格尔马克劳林、 A.血赛思马丁、 炫锡蔡妍、 Markus Einzinger、 医管局董光、 托尼吴、 亚马科普洛斯、 Soonok 全度妍、 记者康、 弘宫崎、 渭田正树、 Sunghan 金、 良黄和晟 Ik 香港合著。