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Aug 04, 2023

Rodovias moleculares: um avanço na luz orgânica

Por Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros 4 de agosto de 2023 Devido à estrutura química especial, as moléculas se organizam em uma espécie de espiral. O resultado: o núcleo condutor de elétrons é

Por Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros 4 de agosto de 2023

Devido à estrutura química especial, as moléculas se organizam em uma espécie de espiral. O resultado: o núcleo condutor de elétrons é blindado, o que leva a uma maior eficiência do diodo orgânico emissor de luz. Crédito: MPI-P

Novo conceito de material elimina os efeitos indesejados de impurezas em diodos emissores de luz orgânicos.

Pesquisadores do Instituto Max Planck criaram uma nova estrutura molecular que aumenta a eficiência dos OLEDs azuis. Sua descoberta pode simplificar o processo de design e produção desses OLEDs.

Os diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) tornaram-se uma característica comum em muitos dispositivos modernos, de televisões a smartphones. Para exibir uma imagem, os OLEDs precisam projetar luz nas três cores primárias: vermelho, verde e azul. Notavelmente, a fabricação de diodos emissores de luz para luz azul é particularmente desafiadora devido às suas propriedades físicas de alta energia, que complicam o desenvolvimento de materiais adequados.

Um fator significativo no desempenho desses materiais é a presença de pequenas quantidades de impurezas impossíveis de serem completamente removidas. Tais impurezas, como as moléculas de oxigênio, impedem o movimento dos elétrons dentro do diodo, interferindo no processo de geração de luz. Quando um elétron fica preso por essas impurezas, sua energia é convertida em calor em vez de luz. Este fenômeno, conhecido como “aprisionamento de carga”, afeta principalmente os OLEDs azuis, levando a uma redução substancial na sua eficiência.

Uma equipe liderada por Paul Blom, diretor do Instituto Max Planck de Pesquisa de Polímeros, abordou recentemente a questão do aprisionamento de carga usando uma nova classe de moléculas. Estas moléculas compreendem duas partes químicas: uma parte facilita a condução de elétrons, enquanto a outra parte não é sensível a impurezas. Ao manipular a estrutura química da molécula, consegue-se um arranjo espacial especial: quando várias moléculas são unidas, elas formam uma espécie de “espiral” – isso significa que a parte condutora de elétrons das moléculas forma a parte interna, que é blindada. o exterior pela outra parte das moléculas. Isto se assemelha, de forma molecular, a um cabo coaxial com um núcleo interno condutor de elétrons e uma parte externa protegendo o núcleo.

O revestimento forma assim uma espécie de “camada protetora” para o núcleo condutor de elétrons, protegendo-o da intrusão de moléculas de oxigênio. Assim, os elétrons podem se mover rápida e livremente ao longo do eixo central da espiral sem serem aprisionados por obstáculos, semelhantemente aos carros em uma rodovia sem cruzamentos, semáforos ou outros obstáculos.

“Uma das coisas especiais sobre o nosso novo material é que a ausência de perdas devido a impurezas e o resultante transporte eficiente de elétrons pode simplificar bastante o design de OLEDs azuis, mantendo ao mesmo tempo uma alta eficiência”, diz Paul Blom.

Com esta abordagem inovadora, os investigadores esperam simplificar significativamente a produção de díodos emissores de luz azul. Seus resultados foram publicados na revista Nature Materials, marcando um passo importante em direção ao avanço da tecnologia OLED.

Referência: “Eliminação do aprisionamento de portadores de carga por design molecular” por Oskar Sachnik, Xiao Tan, Dehai Dou, Constantin Haese, Naomi Kinaret, Kun-Han Lin, Denis Andrienko, Martin Baumgarten, Robert Graf, Gert-Jan AH Wetzelaer, Jasper J. Michels e Paul WM Blom, 29 de junho de 2023, Nature Materials