Rotazione indotta da chirale per dispositivi OLED più efficienti
La differenza è incontestabile: se messo accanto a un display LED, il suo corrispettivo OLED si distingue grazie a immagini più chiare, migliore contrasto e colori vivaci. L’efficienza energetica però, è una preoccupazione costante dei consumatori e gli OLED sono ancora indietro rispetto ad altre tecnologie a questo riguardo. Infatti l’unico tipo di display che riescono a superare è l’LCD, ma solo marginalmente. Per risolvere questo problema, l’Istituto Weizmann ha lanciato il progetto SOLED (Chiral organic semiconductor structures) a gennaio del 2016. L’obiettivo era risolvere il problema dell’efficienza degli OLED alla radice. “La bassa efficienza della tecnologia OLED è il risultato di una bassa emissione di luce dovuta alla formazione di stati elettronici triplici, nei quali i due elettroni hanno la stessa orientazione,” spiega il prof. Ron Naaman, coordinatore di SOLED. Il piano del progetto era usare il controllo dello spin degli elettroni per ridurre la probabilità di produrre stati triplici. Questo è conosciuto come il concetto di spin LED/OLED: gli elettroni iniettati in e da specie di emissione di luce hanno uno spin predeterminato, che aiuta ad evitare la formazione di stati triplici “bui” non emittenti. Il team aveva già esperienze precedenti in questo campo. Potevano quindi sfruttare la ricerca fatta in passato sull’effetto della selettività dello spin indotto dal chirale (CISS) e hanno proposto di sviluppare strutture di semiconduttori organici chirali per controllare lo stato dello spin di elettroni iniettati e buchi negli OLED. Quando hanno iniziato il progetto SOLED, pensavano che questo effetto potesse incrementare l’efficienza energetica dei dispositivi OLED di un fattore di quattro. “L’effetto della selettività dello spin indotto da chirale dovrebbe permettere un pieno controllo dell’orientazione dello spin degli elettroni assicurando che l’elettrone che lascia la molecola emittente abbia la stessa orientazione dello spin dell’elettrone che entra nella molecola,” dice il prof. Naaman. Anche se il concetto è stato dimostrato con successo in principio, il team si è presto reso conto che sarebbe stato necessario continuare la ricerca per raggiungere l’obiettivo. “In collaborazione con il gruppo di Richard Friend di Cambridge e E. W. (Bert) Meijer di Eindhoven, siamo riusciti a dimostrare la nostra capacità di influenzare l’orientazione dello spin nell’OLED, ma l’efficienza del processo non era molto elevata,” spiega il prof. Naaman. “Il motivo di questo è l’organizzazione delle molecole negli OLED. Adesso stiamo continuando a lavorare con i nostri collaboratori per un miglior controllo dell’organizzazione del materiale.” Il team ha dovuto posporre le attività di pre-commercializzazione originariamente in programma fino alla risoluzione di questo problema. Tuttavia, il prof. Naaman spera comunque che questa tecnologia possa aiutare la tecnologia OLED a diffondersi in tutte le case europee in forma di emettitori flessibili di luce. Sottolinea anche che la comprensione che l’organizzazione del materiale è il fattore chiave per ottenere il controllo dello spin è uno dei principali risultati del progetto. “Abbiamo intenzione di studiare le molecole che si auto-assemblano in strutture organizzate tridimensionali, come micro-cristalli. Speriamo di farlo nell’ambito del programma FET-OPEN o di altri programmi specifici,” conclude il prof. Naaman.
Parole chiave
SOLED, OLED, illuminazione, Weizmann, LED, efficienza energetica, chirale, CISS
