大阪都大学研究人员通过量子磁共振手段指出，发光器件内部电场的动态变化会左右器件发光效率：在特定电场条件下，短暂形成的电子-空穴对更易复合，从而带来更强的电致发光。相关成果已发表在《先进光学材料》（Advanced Optical Materials）。

发光电化学电池（LECs）是一类结构相对简化的薄膜发光器件，可实现柔性与低成本制备。与传统有机发光二极管不同，LECs通常仅包含单一活性层，即与可移动离子混合的有机半导体，夹在两个电极之间。研究人员表示，这种结构简洁性使其被视为下一代发光技术的潜在方案之一。

研究团队指出，LECs在工作时的微观过程并不直观：施加电压后，可移动离子会协助电荷注入，使电子与空穴分别从电极进入发光材料，并在材料内部形成短暂的电子-空穴对。若这些电子-空穴对发生复合，将以光的形式释放能量，器件效率取决于复合过程的有效性。

不过，研究人员称，电子-空穴对本身不稳定且难以直接观测，同时离子在器件内的迁移会对内部电场产生屏蔽与再分布效应，形成波动且空间分布复杂的电场环境，从而增加了理解复合过程的难度。大阪都大学理学院教授、该研究第一作者金本胜一表示，多数光学技术能够追踪电子与空穴，但难以清晰检测发光前短暂形成的电子-空穴对。

为在器件工作状态下捕捉这一中间态，团队采用电致发光检测磁共振（ELDMR）技术，将磁共振测量与光发射变化联系起来，并通过对电场高度敏感的电子-空穴对自旋特性进行探测，实现对中间态的选择性检测。金本胜一称，团队首次在聚合物基LEC的工作条件下获得高灵敏度ELDMR信号，光谱分析确认信号来源于电子-空穴对的电子自旋共振。

在实验中，研究人员对电压进行正向与反向扫描，观察到ELDMR响应出现明显磁滞现象，即信号强度与电压扫描方向密切相关。研究团队据此认为，器件内部电场并非静态，而会随离子重新排列而变化，电子-空穴对能够直接“感知”这种变化。

进一步分析显示，在反向电压扫描过程中（电压先升高后降低），内部电场减弱。在该条件下，电子-空穴对更不易分离、更易复合，从而带来更高的电致发光效率以及更强的磁电致发光效应。金本胜一表示，结果表明存在有利于高效复合的最佳电场条件，较稳定且较低的电场可能增强光发射。

研究团队指出，尽管本研究聚焦于LECs，但相关复合过程同样适用于包括有机LED在内的有机电致发光器件。研究结果强调了电场管理在器件设计中的重要性，并将ELDMR确立为一种可在工作器件中揭示微观过程的量子传感手段，通过电子自旋检测从光发射中直接提取信息，为理解器件内部机制提供了新的路径。