Desarrollan OLEDs blancos de un solo emisor para una iluminación más sostenible

Investigadores de la Universidad de Turku en Finlandia desarrollaron un innovador dispositivo de iluminación conocido como OLED blanco ajustable. Este dispositivo emisor de luz produce luz blanca a partir de una única capa orgánica y dos electrodos de aluminio estándar, eliminando la necesidad de indio y estaño, materiales escasos y costosos. Este diseño simplificado promete reducir los costos de fabricación y la dependencia de materiales difíciles de obtener.

Los OLED blancos son cada vez más comunes en pantallas premium y en lámparas de iluminación arquitectónica. Sin embargo, los OLED convencionales son complicados de fabricar, ya que requieren la mezcla de dopantes rojos, verdes y azules que contienen metales pesados, además de una capa transparente de óxido de indio (ITO). Este proceso incrementa los costos y genera desechos, lo que no es sostenible.

En un estudio reciente publicado en Advanced Optical Materials, los investigadores propusieron un enfoque innovador utilizando una molécula TADF (emisor de fluorescencia de activación térmica) de color azul estándar y sin metales. Esta molécula se combina con un pequeño "salón de espejos" óptico, conocido como microcavidad, que permite ajustar la luz emitida.

El nuevo dispositivo es de emisión superior y no utiliza ITO. Ambos espejos de la microcavidad están hechos de aluminio común y funcionan como electrodos. La capa emisora de luz es una película delgada de un solo componente basada en el emisor de tercera generación DMAC-DPS, evitando así los costos y complicaciones asociados con la química convencional de huésped-anfitrión y la mezcla de colores RGB.

Las microcavidades funcionan como un pequeño salón de espejos, reflejando la luz de manera similar. En esta nueva tecnología OLED, ajustar la longitud de la cavidad (por ejemplo, cambiando el grosor de la capa emisora) modifica los colores que se refuerzan en el dispositivo.

Al mismo tiempo, las ondas de energía electromagnética que viajan a lo largo de las superficies metálicas, conocidas como polariton plasmonico superficial (SPPs), se combinan con las resonancias de la cavidad para expandir el espectro de luz desde azul hasta blanco.

Estos efectos en conjunto producen luz blanca ajustable, que varía desde aproximadamente 3,790 K (blanco cálido) hasta 5,050 K (blanco frío) sin necesidad de añadir materiales adicionales.

El investigador principal, Manish Kumar, afirmó: "Nuestro avance consiste en obtener más con menos. Demostramos que no es necesario mezclar colores RGB complicados para obtener una hermosa luz blanca. Al permitir que una cavidad cuidadosamente diseñada y los plásmicos superficiales realicen la mezcla, transformamos un único emisor azul en un OLED blanco ajustable sin ITO y con una estructura mucho más simple, utilizando materiales ya conocidos por los fabricantes."

La invención del equipo podría reducir significativamente la huella ecológica y el costo de fabricación de los OLED, ya que requiere menos insumos escasos y menos pasos de procesamiento. Además, su diseño se adapta perfectamente a las líneas de producción de deposición al vacío existentes. Dado que el dispositivo es de emisión superior, puede funcionar bien en superficies reflectantes o flexibles, abriendo opciones para luminarias elegantes, retroiluminación delgada y futuros paneles de edificios inteligentes.

El profesor Konstantinos Daskalakis, líder del grupo de investigación, comentó: "Este trabajo muestra cómo un diseño óptico inteligente puede reemplazar la complejidad química. Al eliminar el ITO y los dopantes de metales pesados, estamos apuntando hacia una iluminación que no solo es eficiente, sino también más fácil de fabricar, más sostenible y más amable con el medio ambiente y las cadenas de suministro."

El siguiente paso para los investigadores es explorar el brillo, la eficiencia y la estabilidad a largo plazo para avanzar los prototipos de laboratorio hacia productos de iluminación reales.