Científicos de la USC (University of Southern California) han encontrado una forma sorprendentemente barata de sustituir el iridio, uno de los metales más raros de la tierra y el encargado de generar la luz y el color en las pantallas OLED, por un compuesto de cobre.

“La tecnología actual que se encuentra en los últimos teléfonos de gama alta así como en televisores se basa en compuestos de iridio para obtener los colores y la luz de las pantallas OLED”, declaró Mark E. Thompson, químico en el USC Dornsife. “Hemos estado usando el Iridio porque gracias a él podemos conseguir una emisión de luz altamente eficiente, pero es uno de los elementos naturales más raros de la tierra. Uno de nuestros principales retos ha sido el encontrar una alternativas que sea más abundante”.

Los complejos luminiscentes de metales pesados como el iridio, el platino o el rutenio desempeñan un papel muy importante para aplicaciones de fotocatálisis y conversión de energía, así como en los diodos orgánicos emisores de luz (OLED). El lograr rendimientos comparables con cobre, un material mucho más abundante en la tierra, ha sido uno de los objetivos perseguido por múltiples investigadores.

El Iridio y su vínculo con los dinosaurios

El iridio es un metal que solo se encuentra disponible en algunos lugares, principalmente en Sudáfrica y partes de Asia, siendo uno de elementos más raros en la corteza terrestre. Fue descubierto en 1803 entre las impurezas insolubles del platino natural. Smithson Tennant, el primer descubridor, llamó al metal iridio en honor a la diosa Iris, la personificación del arcoíris, debido a los diversos y llamativos colores de sus sales.

La hipótesis más aceptada que explica la escasez del iridio y sus orígenes es que proviene de un meteorito, el mismo que acabó con los dinosaurios hace 65 millones de años. El iridio se encuentra en meteoritos en una abundancia muchísimo más alta que en la corteza terrestre. Así que, a menos que otro meteorito golpee la Tierra, el suministros de iridio es limitado. Sin embargo, la demanda de este elemento cada vez es mayor a medida que más dispositivos están utilizando la tecnología OLED para  sus pantallas.

El reto de la química azul

Además de su escasez, el iridio tiene otro inconveniente para la tecnología OLED que es el menor rendimiento para generar la luz azul.

Cuando las moléculas de los compuestos de iridio se excitan generan los dos colores primarios – el rojo y verde – de forma eficiente, rápida y en dispositivos que consiguen una larga vida de operación. La generación del tercer color, el azul, ha sido una de los principales retos de la tecnología OLED, ya que los OLED azules tienen una vida útil muy corta. Thompson explica como los enlaces dentro de las moléculas azules tienden a romperse. Además las moléculas azules también requieren una mayor electricidad que las moléculas verdes o rojas para energizarlas. Dado que el azul es uno de los colores primarios, su bajo rendimiento puede afectar a una amplia gama de colores que se muestran en las pantallas.

La abundancia del cobre hace que este metal se un atractivo candidato para aplicaciones de luminiscencia. Sin embargo, muchos complejos de cobre tienden a descomponerse de forma no radiactiva después de la fotoexcitación. Investigaciones anteriores ya han intentado utilizar el cobre como sustituto del Iridio, pero todas fallaron. Los complejos de cobre en estos estudios tenían estructuras débiles, y por tanto con moléculas inestables y con vidas más cortas que los compuestos de iridio.

El equipo de Thompson logró desarrollar un nuevo complejo de cobre mucho más rígido que los desarrollados en anteriores investigaciones. Además la tasa de emisión de luz azul del nuevo compuesto coincide con la del iridio, consiguiendo una manera más eficiente de convertir al energía en luz y color, según detallan los químicos.

“Nuestro estudios establece las reglas de diseño básica para obtener eficiencias de emisión similares al iridio con el cobre, con colores que van desde el azul al verde y amarillo”, explica Rasha Hamze, autora principal del estudio, recientemente publicado en la revista científica “Science”. “El logro de una emisión azul eficiente con los compuestos de cobre abre posibilidades completamente nuevas para abordar el problema de vida útil de los dispositivos azules”.

El equipo de la USC ha presentado una solicitud de patente para su compuesto de cobre, y a continuación, quieren ver estos componentes de cobre también podrían llevar a la creación de una iluminación más eficiente en uso de la energía.

Créditos de imagen: Mark E. Thompson, USC Dornsife