Nova tecnologia LED pode tornar as telas dos telefones flexíveis

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em 31 de julho de 202331 de julho de 2023 por Melisa Yashinski

Muitas das telas atuais, como as encontradas em TVs, laptops e smartphones, dependem de um material chamado diodo orgânico emissor de luz, ou OLED, para abreviar. As telas baseadas em OLED são conhecidas por serem finas e leves e por exibirem pretos mais profundos e escuros. No entanto, estas telas são rígidas e quebradiças, como um pedaço de vidro. E se essas telas pudessem ser construídas com a suavidade da pele e a capacidade de envolver seu pulso ou dobrar completamente ao meio?

Anteriormente, os cientistas desenvolveram novos designs de tela para conferir flexibilidade aos displays OLED. No entanto, essas tentativas levaram a uma redução na resolução e na qualidade da imagem e limitaram a flexibilidade. Outros cientistas projetaram com sucesso telas extensíveis usando materiais alternativos emissores de luz, como fluorescentes. No entanto, estes materiais têm características inferiores, como menor brilho e menor eficiência energética do que os materiais OLED.

Recentemente, cientistas da China e dos EUA modificaram o design molecular de um material OLED existente para torná-lo mais flexível, mantendo ao mesmo tempo a sua capacidade de emitir luz. Eles se concentraram em um tipo de OLED que usa a energia absorvida do calor para excitar um elétron para um estado de energia diferente e emitir luz. Esse tipo de tela é chamado de emissor de fluorescência retardada termicamente ativada, ou TADF. Ao contrário de outras tecnologias OLED, os emissores TADF não dependem de metais pesados ​​e, portanto, são seguros para aplicações integradas ao homem, como wearables.

A maioria dos emissores TADF são feitos de moléculas pequenas e inflexíveis. Em estudos recentes, os cientistas desenvolveram emissores TADF a partir de longas cadeias de moléculas, chamadas polímeros, mas estas também não eram esticáveis. Para adicionar elasticidade aos seus materiais, estes cientistas adicionaram moléculas moles constituídas por átomos de carbono e hidrogénio, chamadas cadeias alquílicas, entre as unidades poliméricas TADF. Seu objetivo era determinar as cadeias alquílicas mais longas que poderiam adicionar para conferir flexibilidade sem sacrificar as propriedades de emissão de luz. Eles sintetizaram quatro polímeros TADF com comprimentos de cadeia alquílica de 1, 3, 6 e 10 átomos de carbono. Eles também sintetizaram um típico emissor TADF de molécula pequena para comparação.

Primeiro, os cientistas testaram as propriedades de emissão de luz de cada emissor para saber se a adição de cadeias alquílicas afetava o seu desempenho. Eles observaram que todos os cinco dispositivos emitiram luz verde com sucesso, com apenas alterações mínimas na sua intensidade. Em seguida, mediram a diferença nos estados de energia dos elétrons, um valor que corresponde à quantidade de energia térmica necessária para excitar um elétron no processo TADF, e descobriram que era quase idêntico para todos os emissores. Eles interpretaram seus resultados para indicar que a adição de cadeias alquílicas moles aos dispositivos TADF não afetou sua capacidade de emitir luz.

Em seguida, os cientistas alongaram cada emissor até dobrar de comprimento e observaram qualquer formação de fissuras e alterações na emissão de luz. Eles observaram que os dispositivos com cadeias alquílicas mais longas apresentavam menos fissuras mais curtas, o que significa que apresentavam menos danos devido ao estiramento. Eles notaram que o polímero TADF com uma cadeia alquílica de 10 carbonos, a cadeia alquílica mais longa que testaram, permaneceu totalmente intacto, sem rachaduras, mesmo quando o emissor foi esticado até o dobro do seu tamanho original. Eles também mediram mais luz emitida pela versão esticada desse polímero TADF do que pelas amostras feitas com cadeias alquílicas mais curtas. Eles explicaram que isso provavelmente se devia às rachaduras que se formaram nesses emissores, que deterioraram os contatos elétricos e potencialmente impediram que os elétrons mudassem de estado de energia.

Os cientistas então incorporaram o polímero TADF com uma cadeia alquílica de 10 carbonos em um dispositivo OLED extensível. Em um dispositivo OLED típico, o material orgânico emissor de luz é colocado entre duas camadas condutoras, chamadas eletrodos, que permitem que a eletricidade flua entre elas. Os cientistas projetaram novos eletrodos transparentes extensíveis adicionando nanofios de prata a um polímero flexível semelhante ao silicone. Em seguida, eles colocaram o polímero TADF entre esses dois eletrodos flexíveis. Eles descobriram que o dispositivo OLED resultante precisava de baixa voltagem para ligar e poderia ser alimentado por uma bateria comercial.