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Um diodo emissor de luz orgânico (OLED) de conversão ascendente baseado em um típico emissor de fluorescência azul atinge a emissão a uma tensão de ativação ultrabaixa de 1,47 V, conforme demonstrado por pesquisadores da Tokyo Tech. Sua tecnologia contorna o requisito tradicional de alta tensão para OLEDs azuis, levando a avanços potenciais em smartphones comerciais e telas grandes.
A luz azul é vital para dispositivos emissores de luz, aplicações de iluminação, bem como telas de smartphones e telas grandes. No entanto, é um desafio desenvolver diodos emissores de luz orgânicos azuis (OLEDs) eficientes devido à alta tensão aplicada necessária para sua função. OLEDs azuis convencionais normalmente requerem cerca de 4 V para uma luminância de 100 cd/m2; isso é superior à meta industrial de 3,7 V – a voltagem das baterias de íons de lítio comumente usadas em smartphones. Portanto, há uma necessidade urgente de desenvolver novos OLEDs azuis que possam operar em tensões mais baixas.
A este respeito, o professor associado Seiichiro Izawa do Instituto de Tecnologia de Tóquio e da Universidade de Osaka, colaborou com pesquisadores da Universidade de Toyama, da Universidade de Shizuoka, e o Instituto de Ciência Molecular apresentou recentemente um novo dispositivo OLED com uma notável voltagem de ativação ultrabaixa de 1,47 V para emissão azul e comprimento de onda de pico em 462 nm (2,68 eV). Seu trabalho será publicado em Comunicações da Natureza.
A escolha dos materiais utilizados neste OLED influencia significativamente a sua tensão de ligação. O dispositivo utiliza NDI-HF (2,7-di(9H-fluoren-2-il)benzo[lmn][3,8]-fenantrolina-1,3,6,8(2H,7H)-tetraona) como o aceitador, 1,2-ADN (9-(naftalen-1-il)-10-(naftalen-2-il)antraceno) como o doador e TbPe (2,5,8,11-tetra-terto-butilperileno) como dopante fluorescente. Este OLED opera através de um mecanismo chamado upconversion (UC). Aqui, buracos e elétrons são injetados nas camadas doadora (emissora) e aceitadora (transporte de elétrons), respectivamente. Eles se recombinam na interface doador/aceitador (D/A) para formar um estado de transferência de carga (CT). Dr. Izawa ressalta: “As interações intermoleculares na interface D/A desempenham um papel significativo na formação do estado CT, com interações mais fortes produzindo resultados superiores.”
Posteriormente, a energia do estado CT é transferida seletivamente para os primeiros estados excitados tripleto de baixa energia do emissor, o que resulta na emissão de luz azul através da formação de um primeiro estado excitado singlete de alta energia por aniquilação tripleto-tripleto (TTA) . “Como a energia do estado CT é muito menor que a energia do bandgap do emissor, o mecanismo UC com TTA diminui significativamente a tensão aplicada necessária para excitar o emissor. Como resultado, este UC-OLED atinge uma luminância de 100 cd/m2equivalente ao de um display comercial, com apenas 1,97 V”, explica o Dr. Izawa.
Com efeito, este estudo produz eficientemente um novo OLED, com emissão de luz azul a uma voltagem de ativação ultrabaixa, usando um emissor fluorescente típico amplamente utilizado em displays comerciais, marcando assim um passo significativo para atender aos requisitos comerciais para OLEDs azuis. Ele enfatiza a importância de otimizar o design da interface D/A para controlar processos excitônicos e é promissor não apenas para OLEDs, mas também para energia fotovoltaica orgânica e outros dispositivos eletrônicos orgânicos.
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