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Uma equipe de pesquisa da Universidade de Colônia (Alemanha) e da Universidade de St Andrews (Escócia) mostrou em um novo estudo como um conceito físico fundamental pode ser usado para aumentar o brilho das cores das telas de smartphones, computadores ou TVs sem cortes no consumo de energia. eficiência. Os resultados foram publicados em Fotônica da Natureza.
Os diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs) conquistaram o mercado de monitores nos últimos anos – de smartphones de alta resolução a telas de televisão do tamanho de uma parede. No entanto, a indústria e a ciência enfrentam vários desafios na criação da próxima geração de dispositivos com saturação de cor, brilho e eficiência ainda maiores. As moléculas orgânicas das quais os OLEDs são feitos têm espectros de emissão intrinsecamente amplos – uma propriedade que limita o espaço de cores disponível e a saturação para monitores de última geração. Filtros de cores ou ressonadores ópticos podem ser usados para estreitar artificialmente os espectros de emissão de OLEDs para contornar esse problema. No entanto, isso ocorre em detrimento da eficiência ou leva a uma forte dependência da cor percebida no ângulo de visão.
Pesquisadores das duas universidades mostraram agora que um princípio científico fundamental – o forte acoplamento de luz e matéria – pode ser usado para alterar os espectros de emissão de OLEDs, evitando a mudança de cor em ângulos de visão oblíquos. Quando fótons (luz) e excitons (matéria) exibem interação suficientemente grande entre si, eles podem se acoplar fortemente, criando os chamados polaritons exciton. O princípio pode ser comparado à energia transferida entre dois pêndulos acoplados, exceto que aqui é tanto a luz quanto a matéria que estão se acoplando e trocando energia continuamente. Esses polaritons eventualmente emitem luz novamente. Ao incorporar toda a pilha de camadas do OLED entre espelhos finos feitos de materiais metálicos, que já são amplamente utilizados na indústria de displays, o acoplamento entre luz e material orgânico pode ser significativamente melhorado. Até agora, no entanto, o forte acoplamento em OLEDs levou inevitavelmente a uma baixa eficiência elétrica. Para evitar isso, os pesquisadores adicionaram um filme fino separado de moléculas fortemente absorvedoras de luz semelhantes às já usadas em células solares orgânicas, mas não em OLEDs. A camada adicional maximizou o efeito de acoplamento forte, mas sem reduzir significativamente a eficiência das moléculas emissoras de luz no OLED.
“Ao gerar polaritons, podemos transferir algumas das propriedades vantajosas da matéria para nossos OLEDs – incluindo sua dependência angular significativamente menor, de modo que a impressão de cores de uma tela permaneça brilhante e estável de qualquer perspectiva”, disse o Dr. Andreas Mischok, primeiro autor do estudo.
Embora os OLEDs baseados em polariton tenham sido relatados no passado, sua eficiência energética e brilho foram baixos. Isso impediu aplicações práticas e as manteve principalmente confinadas à pesquisa básica. Com a nova estratégia, a equipe agora conseguiu OLEDs baseados em polariton com níveis de eficiência e brilho adequados para aplicação prática pela primeira vez.
O professor Malte Gather, que liderou o estudo, acredita: “Com eficiência e brilho comparáveis aos OLEDs usados em telas comerciais, mas com saturação e estabilidade de cor significativamente melhoradas, nossos OLEDs baseados em polariton são de grande interesse para a indústria de telas. “
A produção sob demanda e eficiente de um grande número de polaritons não é relevante apenas para a próxima geração de monitores, mas também pode ser usada para uma ampla gama de outras aplicações – de lasers a computação quântica.
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