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Los LED orgánicos brillan de forma invisible
Investigadores de la Universidad del Sur de California han diseñado una molécula de tinte fosforescente que emite luz infrarroja cercana y la han utilizado para fabricar diodos emisores de luz orgánicos (OLED) de larga duración.
La pantalla LED orgánica fosforescente de Universal Display Corporation se puede construir sobre un sustrato de plástico flexible. La compañía, que trabaja con investigadores de la Universidad del Sur de California y la Universidad de Princeton, ha creado LED emisores de infrarrojo cercano y planea hacer una versión de infrarrojo cercano de la pantalla flexible. La pantalla sería invisible a simple vista, pero visible a través de gafas de visión nocturna para operaciones militares encubiertas.
Los diodos podrían usarse para hacer una pantalla de infrarrojo cercano (NIR) barata y flexible que sería ilegible a simple vista, pero que podría leerse con gafas de visión nocturna. Dicha pantalla podría integrarse en el uniforme de un soldado o en un dispositivo que podría guardarse en un bolsillo, lo que permitiría a los soldados leer las comunicaciones por la noche sin ser detectados por los francotiradores enemigos.
Estos LED orgánicos también podrían convertirse en diodos detectores de infrarrojos que hacen posible la visión nocturna. Los detectores de infrarrojos son esencialmente lo contrario de los LED, convirtiendo la luz en una corriente eléctrica. Los objetos cálidos emiten radiación infrarroja, que tiene longitudes de onda más largas que la radiación infrarroja cercana y también es invisible para el ojo humano. Así como los detectores de luz de las cámaras detectan la luz visible, los sensores infrarrojos hechos de semiconductores inorgánicos detectan la luz infrarroja en las gafas y cámaras de visión nocturna que utilizan los militares, la policía, los agentes de seguridad fronteriza y los bomberos. Pero los detectores basados en OLED ofrecerían un beneficio importante: debido a que los polímeros orgánicos delgados que componen estos diodos se pueden depositar en una variedad de sustratos, incluido el plástico flexible, los detectores de infrarrojos orgánicos podrían ser lo suficientemente flexibles como para incorporarlos en la visera de un casco.
La flexibilidad es muy beneficiosa ... las pantallas de próxima generación estarán todas en sustratos flexibles, dice Mark Thompson , profesor de química en la Universidad del Sur de California, quien dirigió la investigación. Los LED orgánicos son la tecnología crucial para pantallas flexibles, porque son fáciles y baratos de modelar en sustratos flexibles, dice. Ya se están utilizando en pantallas de cámaras y teléfonos móviles, y son muy prometedoras para las futuras pantallas de televisión y ordenadores de gran superficie.
La investigación en LED orgánicos se ha centrado principalmente en aplicaciones de luz visible; nadie ha fabricado anteriormente un LED orgánico que emita luz NIR de manera eficiente. Thompson y sus colegas de la Universidad de Princeton y Universal Display Corporation, una empresa con sede en Ewing, Nueva Jersey, describieron su LED orgánico en línea en quimica APLICADA el 9 de enero.
Los LED orgánicos que emiten longitudes de onda NIR invisibles podrían usarse para hacer pantallas que no desea que todos vean. Para aplicaciones militares encubiertas, las pantallas de visión nocturna serán muy importantes, y estos diodos serían clave para eso, dice Ghassan Jabbour , profesor de ciencias ópticas en la Universidad de Arizona en Tucson, quien desarrolló las primeras moléculas orgánicas emisoras de NIR.
El secreto del nuevo LED es una molécula de tinte fosforescente especialmente diseñada que los investigadores utilizan en la capa emisiva intercalada entre los dos electrodos del dispositivo. Normalmente, los LED orgánicos contienen una capa emisora que está dopada con tintes fluorescentes. Los electrodos inyectan electrones negativos y agujeros positivos en la capa, donde las partículas cargadas se combinan y excitan las moléculas de tinte. Cuando las moléculas vuelven a su estado no excitado, emiten fotones. Las nuevas moléculas fosforescentes se emiten de manera muy eficiente en la región NIR. También emiten luz durante más tiempo que los tintes fluorescentes, lo que aumenta la vida útil del dispositivo, un punto débil tradicional de los materiales orgánicos.
El dispositivo emite a longitudes de onda cercanas a los 800 nanómetros, que está justo en el límite del espectro visible e infrarrojo cercano, y cuenta con una eficiencia de más del seis por ciento, que es al menos 60 veces mayor que la de otros dispositivos emisores de NIR reportados en el pasado. En este momento, funciona durante 1000 horas con su brillo máximo. Pero a los niveles de brillo más bajos requeridos en las pantallas, estamos hablando de al menos un millón de horas, dice Thompson. En comparación, los LED orgánicos rojos o verdes tienen una vida útil de 100.000 horas, dice.
Gareth Redmond , que estudia fotodetectores orgánicos a nanoescala en el Instituto Nacional Tyndall en Cork, Irlanda, califica el trabajo como un gran avance hacia la emisión NIR en material orgánico. Redmond dice que el nuevo LED orgánico muestra un rendimiento realmente bueno en términos de eficiencia y vida útil que no se había logrado antes.
Thompson y sus colegas planean hacer otros complejos de tintes fosforescentes que emitan luz en longitudes de onda superiores a 800 nanómetros, empujando más profundamente en la región IR. Luego, dice Thompson, sería posible voltear el LED orgánico, convirtiéndolo en un detector IR orgánico para una visera de casco con visión nocturna. Esto requeriría modificar la estructura del dispositivo o ajustar los materiales orgánicos, pero dice que la conversión sería fácil porque los LED y los fotodetectores son primos con esencialmente la misma estructura de diodo pero funciones inversas: un LED convierte la corriente eléctrica en luz mientras que un detector hace lo contrario. .
Pero es demasiado pronto para decir cuándo estará disponible un detector IR orgánico de este tipo. No es solo que el jurado aún esté deliberando, dice; el jurado ni siquiera se ha formado.