Los investigadores desarrollaron un nuevo concepto de material.

Los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) se utilizan ampliamente en la actualidad. Para su uso en pantallas, también se necesitan OLED azules para complementar los colores primarios rojo y verde. Especialmente en los OLED azules, las impurezas causan una pérdida de energía severa, que puede evitarse parcialmente mediante el uso de diseños de dispositivos muy complejos y costosos. Un equipo del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros ha desarrollado un nuevo concepto de material que potencialmente permite OLED azules eficientes con una estructura muy simple.

Desde televisores hasta teléfonos inteligentes: los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) se están abriendo camino en muchos dispositivos que usamos todos los días. Para mostrar una imagen, se necesitan en los tres colores primarios rojo, verde y azul. En particular, los diodos emisores de luz para la luz azul siguen siendo difíciles de fabricar porque la luz azul, físicamente hablando, tiene mucha energía, lo que dificulta el desarrollo de materiales.

Especialmente la presencia de pequeñas cantidades de impurezas en el material que no se pueden eliminar juega un papel decisivo en el rendimiento de estos materiales. Estas impurezas (moléculas de oxígeno, por ejemplo) forman barreras para que los electrones se muevan dentro del diodo y participen en el proceso de creación de luz. Cuando un electrón es capturado a través de un obstáculo, su energía no se convierte en luz sino en calor. Este problema, conocido como «carga atrapada», ocurre principalmente en los OLED azules y reduce significativamente su eficiencia.

Un equipo dirigido por Paul Blom, director del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros, ha abordado ahora el problema del atrapamiento de carga. Usaron una nueva clase de moléculas para este propósito. Se componen de dos componentes químicos; uno es responsable de la conducción de electrones, mientras que la otra parte no es sensible a las impurezas.

Al manipular la estructura química de la molécula, se logra una disposición espacial especial: cuando ciertas moléculas se combinan, forman una especie de «espiral», lo que significa que la parte conductora de electrones de las moléculas forma la parte interna, que está fuera del resto de las moléculas. Se asemeja, de forma molecular, a un cable coaxial con un núcleo interior conductor de electrones y una parte exterior que protege el núcleo.

Así, el revestimiento forma una especie de «capa protectora» para el núcleo conductor de electrones, protegiéndolo de la penetración de las moléculas de oxígeno. Por lo tanto, los electrones pueden moverse rápida y libremente a lo largo del eje central de la espiral sin quedar atrapados por obstáculos, al igual que los automóviles en una carretera sin cruces peatonales, semáforos u otros obstáculos. .

«Una de las cosas especiales de nuestro nuevo material es que la ausencia de pérdidas debido a las impurezas y el transporte de electrones eficiente resultante pueden simplificar enormemente el diseño de los OLED azules, al tiempo que mantienen una alta eficiencia», dice Paul Blom.

Con su trabajo, los investigadores esperan dar un paso importante hacia una producción más sencilla de diodos emisores de luz azul. Ahora han publicado sus resultados en la revista Materiales en la Naturaleza.