Investigadores de EE. UU. Y Corea informaron sobre los primeros diodos emisores de luz flexibles eficientes con un carburo de titanio bidimensional MXene como electrodo flexible y transparente. Estos diodos emisores de luz (MX-LED) basados ​​en MXene con alta eficiencia y flexibilidad se han logrado mediante una ingeniería de interfaz precisa desde la síntesis del material hasta la aplicación.

Las pantallas flexibles se han desarrollado a un ritmo acelerado y el mercado mundial de pantallas flexibles se ha expandido rápidamente a lo largo de los años. El desarrollo de electrodos conductores transparentes flexibles (TCE) con una flexibilidad y conductividad eléctrica excepcionales es uno de los requisitos clave para las pantallas de próxima generación porque el óxido de indio y estaño (ITO), el TCE convencional, es frágil. Diversos materiales como el grafeno, Se han sugerido polímeros conductores y nanocables metálicos, pero su conductividad eléctrica insuficiente, la baja función de trabajo y la complicada fabricación de electrodos limitaron su uso práctico.

MXenes, una nueva familia de materiales bidimensionales

MXenes, una nueva clase de materiales bidimensionales descubiertos en la Universidad de Drexel en 2011, constan de capas de pocos átomos de espesor de carburos o nitruros de metales de transición. Han demostrado propiedades impresionantes como conductividad eléctrica similar a un metal y propiedades electrónicas y superficiales sintonizables. ofreciendo nuevas posibilidades a los diversos campos de la tecnología. Desde su descubrimiento, su uso se ha explorado en varias áreas, como baterías de iones metálicos, sensores, almacenamiento de gas y electroquímico, dispositivos de energía, catalizadores y medicina. Los MXenes han mostrado potencial como electrodos flexibles debido a su flexibilidad superior. Sin embargo, La exploración de MXenes en electrodos flexibles de dispositivos optoelectrónicos comenzó recientemente porque las películas MXene convencionales no cumplen con los requisitos de función de trabajo y conductividad en LED y células solares. y pueden degradarse cuando se exponen a la capa de inyección de agujeros a base de agua ácida (HIL).

MXene para aplicaciones LED flexibles

Un equipo internacional de científicos de la Universidad Nacional de Seúl y la Universidad de Drexel, dirigido por Tae-Woo Lee y Yury Gogotsi se centró en la modulación de la superficie y la interfaz de las películas MXene procesadas en solución para hacer un sistema MXene / HIL ideal. Ajustaron la superficie de la película MXene para que tenga una función de trabajo alta (WF) mediante el recocido al vacío a baja temperatura y el HIL está diseñado para tener un pH neutro y diluirse con alcohol. Previniendo la oxidación superficial perjudicial y la degradación de la película del electrodo. El sistema MXene / HIL sugerido por el equipo proporciona ventajas a la eficiencia del dispositivo debido a la inyección eficiente de orificios en la capa emisora ​​al formar un contacto óhmico casi ideal.

Usando el sistema MXene / HIL, el equipo fabricó LED orgánicos ecológicos (OLED) de alta eficiencia que superan los 100 cd / A, que concuerda bien con los valores máximos teóricos y es bastante comparable con el de los dispositivos convencionales basados ​​en ITO. Finalmente, Los LED MXene flexibles sobre un sustrato de plástico muestran una excelente estabilidad a la flexión, mientras que los LED ITO no soportan la tensión de flexión. Es el primer informe que demuestra OLED altamente eficientes que utilizan una sola capa de carburo de titanio 2-D MXene como electrodo flexible.

Esta investigación se publica en la destacada revista Materiales avanzados . Los autores explican con más detalle:"Los resultados de la película MXene diseñada con interfaz y los LED orgánicos flexibles basados ​​en electrodos MXene muestran el gran potencial del MXene TCE procesado en solución para su uso en dispositivos optoelectrónicos de próxima generación que se pueden fabricar con un bajo costo tecnología de procesamiento de soluciones ".