Los diodos emisores de luz orgánicos OLED se utilizan en teléfonos inteligentes y televisores para facilitar la visualización de colores de alto contraste. Los polímeros conjugados también se emplean a menudo como semiconductores orgánicos en tales diodos. Investigadores de la Universidad de Bayreuth han descubierto cómoLa estructura espacial de estos polímeros se puede utilizar para controlar los colores de los OLED y ayudar a aumentar el brillo de los monitores. Ahora han presentado este mecanismo previamente desconocido en la revista científica PNAS.
Polímeros con una cadena principal: las estructuras espaciales determinan el color de la luz
Los polímeros que son adecuados para su uso en diodos orgánicos emisores de luz juegan un papel central en los nuevos hallazgos de la investigación. Gracias a la cadena formada al conectar los bloques de construcción moleculares, poseen una columna vertebral. Si los polímeros están expuestos a unhaz láser, absorben la luz y la almacenan como energía de excitación. Esta energía se propaga a lo largo de la columna vertebral. Poco después, es liberada por la emisión de luz.
Hasta ahora se suponía que el color de la luz emitida depende de cuán lejos se extienda la energía de excitación a lo largo de los polímeros: supuestamente, cuanto más doblados estaban los polímeros, menor era la distancia sobre la cual se extendía la energía. Sin embargo, elLos científicos en Bayreuth ahora han refutado esta suposición. Los polímeros que estudiaron tienen esqueletos químicamente idénticos y doblados en diferentes grados, pero la energía de excitación siempre se extiende a la misma distancia. Los polímeros doblados emiten luz verde o azul, mientras que los polímeros alargados irradian amarillo oluz roja. "Cuando estos polímeros se utilizan en diodos orgánicos emisores de luz, sus diversas estructuras espaciales se pueden utilizar para controlar con precisión el color de la luz emitida por los OLED", explicó el físico Dominic Raithel M.Sc.,autor principal del artículo que ahora se ha publicado en PNAS.
Los investigadores en Bayreuth también descubrieron que los polímeros alargados poseen un andamio formado por sus cadenas laterales, que estabiliza la estructura alargada ". Esto da como resultado una ventaja especial para los diodos emisores de luz: cuando los polímeros alargados están en capas encima de unootro, los andamios proporcionan estabilidad. La emisión óptica no se debilita ", dijo Raithel, quien recientemente completó su disertación en el grupo de capacitación de investigación financiado por el DFG de la Universidad de Bayreuth" Fotofísica de sistemas multicromofóricos biológicos y sintéticos ". En este contexto, natural ylos materiales orgánicos sintéticos se estudian en estrecha cooperación interdisciplinaria. Por ejemplo, los físicos experimentales Prof. Dr. Anna Köhler y Prof. Dr. Jürgen Köhler junto con el Prof. Dr. Mukundan Thelakkat, experto en polímeros funcionales, participaron en los nuevos experimentos.
Una interacción transatlántica de teoría y experimento
Las investigaciones experimentales comparativas de polímeros utilizaron diferentes tipos de métodos de espectroscopía. "Un factor decisivo fue la espectroscopía de una sola molécula a temperaturas muy bajas, para lo cual Bayreuth nos proporcionó su infraestructura de alto rendimiento. Utilizando este método, pudimospara determinar el color de la luz emitida y finalmente la extensión de la energía de excitación sobre los polímeros en forma de cadena ", explicó el Dr. Richard Hildner, quien coordinó la investigación en la Universidad de Bayreuth.
Los científicos de Bayreuth trabajaron en estrecha colaboración con un grupo de investigación de la Universidad de Rice en Houston, Texas. La Dra. Lena Simine y el Prof. Dr. Peter J. Rossky realizaron extensos cálculos sobre el impacto de las estructuras de polímeros en el color de la emisiónla luz. La vinculación de métodos experimentales y teóricos condujo a la comprensión de las estructuras espaciales de las cadenas de polímeros individuales que hubieran sido imposibles de usar con las técnicas de imagen tradicionales.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bayreuth . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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