En su búsqueda de soluciones de iluminación más simples y sostenibles para la próxima generación, investigadores de la Universidad de Turku, en Finlandia, han desarrollado un OLED blanco ajustable en temperatura de color con una arquitectura notablemente simplificada.

El dispositivo, de emisión superior, es capaz de generar luz blanca a partir de una única capa orgánica y dos electrodos estándar de aluminio, eliminando la necesidad de recurrir al escaso óxido de indio y estaño (ITO). Este enfoque sustituye las complejas estructuras multicapa habituales en los OLED blancos por un diseño óptico inteligente, con el potencial de reducir costes de fabricación y disminuir la dependencia de materiales críticos.

Microcavidades ópticas para simplificar los OLED blancos

Los OLED blancos son la base de las pantallas premium y empiezan a ganar presencia también en luminarias y aplicaciones de iluminación arquitectónica. Sin embargo, su fabricación sigue estando asociada a estructuras complejas. En los dispositivos convencionales, los fabricantes recurren a mezclas de dopantes rojo, verde y azul —a menudo basados en metales pesados— y a la incorporación de una capa conductora transparente de óxido de indio y estaño (ITO). Mediante la combinación precisa de estos emisores con una matriz orgánica huésped, se obtiene luz blanca, pero a costa de procesos más costosos, mayor desperdicio de material y una menor sostenibilidad.

Frente a este enfoque, el estudio de la Universidad de Turku propone una alternativa basada en simplificación estructural y control fotónico. Los investigadores emplearon una molécula TADF azul cielo libre de metales (DMAC-DPS) y modificaron su emisión mediante una microcavidad óptica, un sistema comparable a un “salón de espejos” nanométrico que permite redistribuir el espectro sin necesidad de recurrir a mezclas RGB ni a materiales críticos como el ITO.

Un OLED blanco sintonizable con una sola capa orgánica

El nuevo dispositivo desarrollado por el equipo de la Universidad de Turku se basa en una arquitectura top-emitting y prescinde por completo del óxido de indio y estaño (ITO). La microcavidad óptica que estructura el OLED está formada por dos espejos de aluminio convencional, que actúan simultáneamente como electrodos, lo que simplifica de forma notable el diseño. Además, la capa emisora consiste en una película delgada de un único componente, basada en el emisor TADF de tercera generación DMAC-DPS. Esta configuración evita los costes y la complejidad asociados a la química host–guest y a las mezclas RGB tradicionales utilizadas en los OLED blancos convencionales.

Las microcavidades pueden entenderse como un “salón de espejos” nanométrico, ya que reflejan y confinan la luz de manera selectiva. En esta tecnología, el ajuste de la longitud de la cavidad —por ejemplo, modificando el espesor de la capa emisora— determina qué regiones del espectro se ven reforzadas dentro del dispositivo. A este efecto se suma la contribución de los surface plasmon polaritons (SPPs), ondas electromagnéticas que se propagan a lo largo de las superficies metálicas y que se acoplan a las resonancias de la cavidad, ampliando la emisión desde el azul hacia un espectro más amplio compatible con luz blanca.

La combinación de ambos fenómenos permite generar luz blanca sintonizable entre aproximadamente 3.790 K (blanco cálido) y 5.050 K (blanco frío) sin incorporar materiales adicionales ni recurrir a múltiples emisores de color.

“Este avance consiste en obtener más con menos”, explica Manish Kumar, investigador principal del estudio. “Demostramos que no es necesario recurrir a una mezcla RGB compleja para producir luz blanca. Al dejar que una cavidad diseñada con precisión y los plasmones superficiales realicen esa función, transformamos un único emisor azul en un OLED blanco ajustable, sin ITO y con una estructura mucho más simple, utilizando materiales ya familiares para la industria”.

Según los autores, la propuesta podría reducir de forma significativa tanto el coste como la huella ecológica de la fabricación de OLED, al requerir menos materiales críticos y menos etapas de procesado. Además, el diseño es compatible con las líneas industriales existentes basadas en deposición al vacío. Al tratarse de un dispositivo top-emitting, también ofrece ventajas para su integración sobre superficies reflectantes o flexibles, abriendo la puerta a nuevas aplicaciones en luminarias ultrafinas, retroiluminación avanzada y futuros paneles luminosos para edificios inteligentes.

“Este trabajo demuestra cómo un diseño óptico inteligente puede sustituir a la complejidad química”, señala Konstantinos Daskalakis, profesor y responsable del grupo de investigación. “Al eliminar el ITO y los dopantes con metales pesados, apuntamos hacia una iluminación no solo eficiente, sino también más sencilla de fabricar, más sostenible y menos dependiente de cadenas de suministro críticas”.

El siguiente paso del equipo será profundizar en parámetros clave como la luminancia, la eficiencia y la estabilidad a largo plazo, con el objetivo de trasladar estos prototipos de laboratorio hacia productos reales de iluminación.

Puede acceder al paper completo de la investigación a través del siguiente enlace:

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202501358

Portada: Imagen generada por IA que no pertenece a la investigación