211service.com
Una ruta económica hacia LED robustos
Los diodos emisores de luz orgánicos (OLED) se están abriendo camino constantemente en dispositivos comerciales como teléfonos celulares y pantallas planas. Están fabricados con capas de polímeros orgánicos, que los hacen flexibles, y utilizan menos energía y materiales menos costosos que las pantallas de cristal líquido.
Luz roja: Los investigadores del MIT han encontrado una forma potencialmente económica de fabricar LED híbridos más robustos. La imagen muestra una pequeña muestra de puntos cuánticos rojos en capas con un polímero conductor de electricidad sobre un sustrato de vidrio fabricado con la nueva técnica de fabricación.
La desventaja es que debido a que los polímeros reaccionan fácilmente con el oxígeno y el agua, los OLED son costosos de producir (deben crearse en cámaras de alto vacío) y necesitan capas de empaque protectoras adicionales para asegurarse de que una vez que estén integrados en los dispositivos de visualización , no se degradan cuando se exponen al aire o la humedad.
Profesor de ingeniería química del MIT Karen Gleason y el postdoctorado del MIT, Sreeram Vaddiraju, han desarrollado un proceso que tiene como objetivo resolver los problemas de los altos costos de fabricación y la inestabilidad de los OLED sin dejar de mantener su flexibilidad. La solución de Gleason es un diodo emisor de luz híbrido o HLED. El dispositivo incorporaría capas tanto orgánicas como inorgánicas, combinando la flexibilidad de un OLED con la estabilidad de un material inorgánico emisor de luz. La idea es tener una bolsa mixta y capturar las cualidades que permiten una fabricación y estabilidad económicas, dice Gleason.
Gleason comienza con un sustrato de polímero orgánico conductor de electricidad, que crea mediante un proceso de deposición de vapor químico en una cámara de bajo vacío. Es el único paso en el proceso que requiere un vacío, lo que debería hacer que el enfoque sea más barato que los métodos convencionales. Para la capa emisora de luz, Gleason utiliza puntos cuánticos, nanocristales de semiconductores inorgánicos; cada punto cuántico se puede sintonizar para emitir ciertas frecuencias de luz. Aunque los puntos cuánticos son inflexibles en sí mismos, son tan pequeños (de dos a seis nanómetros de diámetro) que incluso colocarlos uno al lado del otro en una película continua aún permite la flexión del material.
Si bien el uso de puntos cuánticos en dispositivos emisores de luz no es nuevo, la técnica de Gleason sí lo es. El problema es cómo conseguir que los puntos se peguen a un sustrato en una capa uniforme y uniforme, sin moverse. Vaddiraju dice que usan cableado molecular. En lugar de simplemente colocar los puntos cuánticos sobre el sustrato del polímero, los científicos usan moléculas enlazadoras entre las capas para unir químicamente la capa de puntos cuánticos y el polímero.
Esta molécula de reticulación entre las capas es una hermosa evolución de las estructuras actuales, dice Vladimir Bulovic , profesor asociado de ingeniería eléctrica en el MIT y el primero en demostrar el uso práctico de puntos cuánticos en dispositivos optoelectrónicos. La investigación de Bulovic ha dependido de otros métodos para depositar puntos cuánticos: dejar caer los puntos sobre un sustrato de giro rápido, llamado spin casting y, más recientemente, estamparlos en una superficie.
La ventaja de la técnica de Gleason, dice Bulovic, es que terminas con una estructura muy robusta mecánica, química y eléctricamente. Valida la idea de estabilizar puntos cuánticos dentro de estructuras orgánicas proporcionando enlaces covalentes a su alrededor. Bulovic agrega que aún quedan obstáculos por superar, pero cree que la investigación representa otro de esos avances que esperábamos en el campo.
El enlace covalente resuelve el problema de la degradación, dice Vaddiraju, porque las moléculas enlazadoras se aferran a los enlaces libres en el material orgánico, sin dejar que ninguno reaccione en el aire. Eso sella efectivamente la capa de polímero orgánico de la influencia externa.
El enlace cruzado también debería encargarse de la ampliación. En lugar de lidiar con el problema mecánico de depositar millones de nanocristales sobre un sustrato mediante moldeo por rotación o estampado, la reacción química en sí misma conecta los puntos al sustrato en una capa lisa y uniforme. Y a diferencia de un proceso como el spin casting, la técnica de los investigadores utiliza todos los puntos y todo el polímero. Entonces, desde el punto de vista del costo del material, no estamos perdiendo material, dice Vaddiraju.
Hasta ahora, el equipo ha logrado crear un HLED rojo, que duró 2200 horas a 100 ° C. Los investigadores piensan que eso es aproximadamente equivalente a su objetivo a temperatura ambiente: 10,000 horas, o aproximadamente tres años con un poco menos de 10 horas al día, lo que estiman es cuánto debería durar un teléfono celular.
El siguiente paso es completar la prueba con puntos verdes y azules; los investigadores necesitarán que los tres colores funcionen para un prototipo completo. Luego pasarán a ver cómo funciona el dispositivo con patrones rápidos, utilizando los puntos como la tinta de una impresora de inyección de tinta. Eventualmente, el objetivo es realizar impresiones masivas. Debido a que las capas son tan delgadas y flexibles, el procesamiento de rollo a rollo será simple y hará que el proceso sea aún más económico. Roll-to-roll es el mismo proceso que se usa para poner una capa de barrera de metalización en bolsas de papas fritas, dice Gleason. Y si es lo suficientemente barato para papas fritas, debería ser lo suficientemente barato para exhibiciones.