Un equipo de investigadores ha conseguido domar una tecnología hermana del OLED que nos puede traer pantallas con colores más realistas que emplean mucha menos energía. El nuevo sistema de diodos emisores de luz orgánicos fosforescentes, o PHOLED en sus siglas en inglés, puede ahora funcionar sin problema durante miles de horas, usando todo el rango de colores posible y ahorrando el 30% de energía.
Muchas de las pantallas que nos rodean son OLED (diodos orgánicos emisores de luz, en sus siglas en inglés). Esta tecnología se considera actualmente la mejor para mostrar imágenes en nuestros teléfonos, ordenadores o televisores, sin embargo, no son demasiado eficientes en su uso de la energía. Los sistemas OLED son como pequeñas bombillas que brillan cuando las atraviesa la electricidad. Están compuestos por varias capas: un cátodo y un ánodo, que son terminales eléctricos como los que llevan las pilas, y una capa emisora, de donde sale la luz.
Sin embargo, no toda esta energía se convierte en luz, de hecho sólo una cuarta parte de la energía en los OLED tradicionales se convierte en luz, mientras que el resto se pierde en forma de calor.
Pero en los años 90, una tecnología financiada por la agencia de investigación avanzada del Pentágono, DARPA, consiguió una forma de hacer los OLED más eficientes energéticamente. Añadiendo metales pesados a la mezcla se conseguía crear un OLED fosforescente (PHOLED), que puede convertir toda la energía eléctrica entrante en luz sin generar calor residual. El Pentágono quería usar su PHOLED para las pantallas de sus cazas de combate, pero también se estudió la posibilidad de uso comercial generalizado.
El problema es que el sistema no es capaz de crear luz azul, que requiere el mayor nivel de energía. Mientras que los PHOLED rojos y verdes existen desde hace tiempo, el azul sigue siendo una asignatura pendiente. Por lo menos hasta ahora.
Un PHOLED comercialmente viable
El nuevo PHOLED que ha creado el equipo de investigadores de la facultad de Ingeniería Eléctrica e Informática en la Universidad de Michigan puede mantener el 90% de la intensidad de la luz azul entre 10 y 14 veces más tiempo que otros diseños anteriores. Este rango de resistencia hace que el nuevo PHOLED sea lo suficientemente duradero como para alcanzar las 50.000 horas de vida útil que reclama el Departamento de Energía de EEUU para ser comercialmente viable. Precisamente el Departamento de Energía es el que ha financiado esta investigación.
“Conseguir PHOLED azules de larga duración ha sido uno de los objetivos de los sectores de las pantallas y la iluminación durante más de 20 años. Probablemente sea el reto más importante y urgente al que se enfrenta el campo de la electrónica orgánica”, afirma Stephen Forrest, catedrático de la Universidad de Michigan e investigador principal del estudio publicado en Nature en el que cuentan su descubrimiento.
Cómo funciona
Para producir luz azul, dicen los investigadores en una nota de prensa, la electricidad excita moléculas orgánicas fosforescentes que contienen metales pesados. A veces, esas moléculas excitadas entran en contacto entre sí antes de emitir la luz, transfiriendo toda la energía a una sola molécula. Como la energía de la luz azul es tan alta, la energía que se transfiere dobla a la de una molécula excitada sola y puede romper los enlaces químicos y degradar el material orgánico. Para evitar que esto suceda, los investigadores han usado una serie de materiales que emiten un espectro más amplio de colores, lo que reduce la cantidad total de energía en los estados excitados. Pero estos materiales, explica el equipo, tienen un aspecto cian o incluso verde, en lugar de azul intenso. La solución que han encontrado ha sido intercalar material cian entre dos espejos colocados de tal manera que solo las ondas de luz azul más intenso pueden resistir y se acaban emitiendo desde la cámara de espejos. Este sistema provocó un nuevo estado mecánico cuántico denominado plasmón-excitón-polaritón (PEP) que permite que el material orgánico emita luz muy rápidamente, reduciendo la posibilidad de que los estados excitados colisionen y lo destruyan.
“Muchas de las soluciones del sector de las pantallas son actualizaciones de los OLED fluorescentes, que siguen siendo una solución alternativa”, afirma Haonan Zhao, estudiante de doctorado en el equipo de Forrest y otro de los autores del estudio. “Creo que muchas empresas preferirían usar PHOLED azules si pudieran elegir”.
