Un equipo de investigación koreano ha desarrollado con éxito un OLED flexible, transparente y resistente al agua que puede mostrar luz y el fondo incluso cuando está expuesto bajo el agua.
El equipo, liderado por el profesor Choi Kyung-cheol de la Escuela de Ingeniería Eléctrica, en colaboración con el equipo del Dr. Lee Yong-hee del Instituto Nacional de Nanofabricación, ha utilizado la nanotecnología MXene para el desarrollo del OLED.
El MXene es un nanomaterial o compuesto inorgánico bidimensional, que cuenta con ventajas considerables, como alta conductividad eléctrica, transparencia, y posibilidad de producción a gran escala mediante procesos en solución. Sin embargo, hasta ahora su utilización en dispositivos electrónicos de alto rendimiento se ha visto limitada debido a su susceptibilidad a la degradación de su propiedad eléctrica, causada por la humedad o el agua.
Dicho factor de degradación ha impedido hasta la fecha el desarrollo de un sistema en forma de matriz que permita mostrar información. Frente a este desafío, el equipo de investigación del profesor Choi ha desarrollado un OLED basado en MXene resistente a la humedad y con estabilidad a largo plazo, empleando una estrategia de encapsulación para prevenir la oxidación por humedad u oxígeno.
Primero, el equipo se centró en analizar el mecanismo de degradación de las propiedades eléctricas de MXene causado por la humedad, para luego centrarse en el diseño de una capa de encapsulación. La solución fue diseñar una estructura de encapsulación de doble capa, introduciendo tecnologías de barrera de humedad y compensación de tensión residual para proporcionar flexibilidad. Adicionalmente, añadieron una delgada película plástica de varios decenas de micrómetros en la parte superior para permitir el lavado bajo el agua.
Como resultado de esta investigación, se desarrollaron OLEDs basados en MXene en rojo (R), verde (G) y azul (B) capaces de alcanzar una luminosidad de más de 1.000 cd/m2, visible para el ojo humano incluso en condiciones de visualización exterior bajo la luz del sol. El OLED rojo basado en MXene demostró una vida útil de almacenamiento de 2.000 horas (con una retención de luminosidad del 70%), una vida útil operativa de 1.500 horas (con una retención de luminosidad del 60%) y una flexibilidad que puede soportar más de 1.000 ciclos de doblado con un radio de curvatura de 1.5 mm.
Además, el OLED mantuvo el 80% de su brillo incluso después de estar sumergido en agua durante seis horas. También se demostró la producción de una pantalla transparente capaz de mostrar caracteres o patrones utilizando técnicas de modelado para crear una forma de matriz pasiva de OLEDs basados en MXene.
So Yeoung Jeong, candidata a doctorado en el equipo de investigación del profesor Choi, líder de este proyecto, afirmó: “Nos hemos centrado en diseñar estructuras y procesos de encapsulación adecuados para los OLEDs de MXene para mejorar su fiabilidad». Añadió: «Al producir OLEDs basados en MXene de tipo matriz, hemos sentado las bases para la aplicación de MXene en el campo de las pantallas transparentes, permitiendo la visualización simple de caracteres o patrones».
El profesor Choi subrayó que «esta investigación no solo proporciona pautas para la aplicación de MXene en diversos componentes electrónicos, sino que también es aplicable a varios campos como las pantallas de vehículos, la moda y la ropa funcional, donde se requieren pantallas flexibles y transparentes. Para ampliar la brecha tecnológica con China en la tecnología OLED, es necesaria la continua desarrollo de nuevas tecnologías OLED».
Los resultados de la investigación fueron publicados online en la prestigiosa revista internacional «ACS Nano» el 5 de abril y aparecieron en la portada el 13 de junio. Puede acceder al paper a través del siguiente enlace:
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c00781
Imagen de portada: Portada ACS NANO junio 2023
