La tecnología OLED se ha convertido en una fuente de luz común para una gran variedad de dispositivos de visualización de alta gama, como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, televisores o relojes inteligentes. Sin embargo, su potencial uso en todo tipo de aplicaciones de iluminación todavía tiene mucho camino que recorrer, debido a diferentes obstáculos como puede ser su eficiencia lumínica. Solo alrededor del 25% de los estados electrónicos en las moléculas orgánicas son capaces de emitir luz cuando se excita eléctricamente, representando esto un importante freno para la eficiencia general de los OLED, y condicionando su potencial expansión hacia otras aplicaciones de iluminación.
Investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, y la Universidad de Cornell, EE. UU., han propuesto ahora un modelo predictivo para superar este problema. En concreto, han desarrollado un modelo teórico que predice un aumento sustancial en el brillo de los OLED al aprovechar nuevos estados cuánticos llamados polaritones.
Mejorando la eficiencia de la tecnología OLED
Los OLED son componentes electrónicos hechos de compuestos orgánicos a base de carbono que producen luz cuando se les aplica una corriente eléctrica. En las pantallas OLED, los propios píxeles emiten luz, a diferencia de las pantallas de cristal líquido, que utilizan retroiluminación LED.
Cuando se intercalan entre dos espejos semitransparentes, los emisores orgánicos pueden acoplarse con la luz confinada, creando nuevos estados híbridos de luz y materia llamados polaritones. Este acoplamiento permite, por tanto,la creación de nuevos estados que pueden mejorar la conversión de la energía eléctrica en luz.
El equipo de investigación ha desarrollado un modelo que predice un aumento significativo en el brillo de los OLED al ajustar estos estados polaritónicos. Al optimizar el acoplamiento, es posible convertir los estados oscuros, que normalmente tienen solo un 25% de probabilidad de emitir fotones de manera eficiente, en estados polaritónicos brillantes.
El modelo muestra que la eficiencia de conversión de oscuro a brillante puede aumentar hasta un factor de 10 millones en el mejor de los casos, cuando se acopla un solo molécula. Sin embargo, con un número grande de moléculas, el efecto polaritónico es insignificante, lo que indica que la mejora en la tasa de conversión de los OLED actuales no se puede lograr simplemente agregando espejos.
Según el profesor asociado Konstantinos Daskalakis, el siguiente desafío consiste en desarrollar arquitecturas factibles que faciliten el acoplamiento fuerte de molécula única o inventar nuevas moléculas diseñadas específicamente para los OLED polaritónicos. Ambos enfoques son desafiantes, pero podrían resultar en mejoras significativas en la eficiencia y el brillo de las pantallas OLED.
Los resultados de este estudio abren, por tanto, un camino prometedor hacia la superación de las limitaciones actuales de los OLED en términos de brillo y eficiencia. Si bien la implementación práctica de estos avances representa un reto considerable, el potencial para alcanzar niveles de rendimiento previamente considerados imposibles podría cambiar el panorama de la tecnología de iluminación moderna.
Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202403046
Créditos de imagen de portada: Mikael Nyberg y Manish Kumar
