Espín inducido por quiralidad para obtener dispositivos OLED más eficientes
La diferencia es clara: al compararlas con las pantallas LED equivalentes, las OLED destacan por sus imágenes más nítidas, mayor contraste y colores brillantes. Sin embargo, la eficiencia energética es un factor importante para los consumidores y la tecnología OLED va todavía por detrás de otras tecnologías en este sentido. De hecho, el único tipo de pantalla al que puede superar es el tipo LCD, pero solo de forma limitada. Para solucionar este problema el Instituto Weizmann inició el proyecto SOLED (Chiral organic semiconductor structures) en enero de 2016. Su objetivo era abordar el problema de la eficiencia de los OLED en su origen: «La baja eficiencia de la tecnología OLED se debe a su bajo rendimiento de emisión a causa de la formación de estados electrónicos tripletes, en los que dos electrones tienen la misma orientación», explica el Prof. Ron Naaman, coordinador de SOLED. El plan del proyecto fue utilizar el control de espín de los electrones con la intención de reducir la probabilidad de que se produzcan estados tripletes. Este se conoce como el concepto de espín-LED/OLED: los electrones inyectados hacia las especies emisoras de luz y procedentes de ellas tienen un espín predeterminado, lo cual ayuda a evitar la formación de estados tripletes «oscuros», no emisores. El equipo ya tenía experiencia previa en este campo. Pudieron aprovechar su investigación previa sobre el efecto de la selectividad de espín inducida mediante quiralidad (CISS) y propusieron desarrollar estructuras semiconductoras orgánicas quirales con el fin de controlar el estado del espín de los electrones y huecos inyectados en los OLED. Al iniciar el proyecto SOLED, se esperaba que este efecto pudiese aumentar la eficiencia energética de los dispositivos OLED en un factor cuatro. «Se supone que el efecto de selectividad de espín inducida por quiralidad debería permitir controlar la orientación del espín de los electrones garantizando que el electrón que sale de la molécula emisora tenga la misma orientación que el electrón que llega a la molécula», dice el Prof. Naaman. Aunque en principio el concepto se demostró con éxito, pronto el equipo entendió que se necesitaría una investigación más detallada para alcanzar su objetivo. «En colaboración con el grupo de Richard Friend de Cambridge y E. W. (Bert) Meijer de Eindhoven, pudimos demostrar nuestra capacidad para alterar la orientación del espín en el OLED, pero la eficiencia del proceso no era demasiado elevada», explica el Prof. Naaman. «El motivo de ello es la organización de las moléculas en el OLED. Ahora, trabajamos con nuestros colaboradores con el fin de mejorar el control sobre la organización del material». Hasta que se resuelva este problema, el equipo ha tenido que posponer las actividades previas a la comercialización que se habían planificado inicialmente. No obstante, el Prof. Naaman sigue confiando en que la evolución en la tecnología permitirá difundir el uso de OLED en los hogares europeos en forma de emisores de luz flexibles. También subraya el hecho de haber descubierto que la organización del material es el factor fundamental para lograr el control del espín como resultado importante del proyecto. «Queremos estudiar moléculas que se autoorganicen en estructuras tridimensionales ordenadas, como microcristales. Esperamos hacerlo dentro del programa FET-OPEN o en otros programas específicos», concluye el Prof. Naaman.
Palabras clave
SOLED, OLED, iluminación, Weizmann, LED, eficiencia energética, quiral, CISS