Los científicos han descubierto que las moléculas semiconductoras con electrones desapareados, Los denominados `` radicales '' se pueden utilizar para fabricar diodos emisores de luz orgánicos (OLED) muy eficientes, explotando su propiedad de 'espín' de la mecánica cuántica para superar las limitaciones de eficiencia de los sistemas tradicionales, materiales no radicales.

Los radicales suelen destacarse por su alta reactividad química y, a menudo, por sus efectos perjudiciales. desde la salud humana hasta la capa de ozono. Ahora, los OLED de base radical podrían constituir la base de las tecnologías de iluminación y pantallas de próxima generación.

Escribiendo en Naturaleza , el equipo de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Jilin describe cómo los radicales estabilizados forman estados electrónicos conocidos como 'dobletes', debido a que el carácter de giro está "arriba" o "abajo".

El funcionamiento de la electricidad a través de estos OLED basados ​​en radicales conduce a la formación de estados excitados de doblete brillante que emiten una luz de color rojo oscuro con una eficiencia cercana al 100%. Para compuestos tradicionales (es decir, no radicales sin un electrón desapareado), Las consideraciones de espín mecánico-cuántico dictan que la inyección de carga forma un 25% de estados brillantes de 'singlete' y un 75% de estados oscuros de 'triplet' en la operación OLED. Los radicales plantean una elegante solución a este problema fundamental de giro que ha preocupado a los investigadores desde el desarrollo de los OLED en la década de 1980.

Dr. Emrys Evans, un coautor principal que trabaja en el grupo del profesor Sir Richard Friend en el Laboratorio Cavendish, dijo "A primera vista, los radicales en los OLED realmente no deberían funcionar, lo que hace que nuestros resultados sean tan sorprendentes. Los radicales mismos son inusualmente emisores, y operan en los OLED con una física inusual ".

Cuando se aísla en una matriz anfitriona y se excita con un láser, los radicales, atípicamente, tienen una eficiencia cercana a la unidad para la emisión de luz. El comportamiento altamente emisivo se tradujo en LED altamente emisivos, pero con otro giro:en los dispositivos, la corriente eléctrica inyecta electrones en el nivel de energía de electrones no apareados del radical, y saca electrones de un nivel más bajo, y otra porción de la molécula, para formar estados excitados de doblete brillante.

En el futuro, Los diodos eficientes basados ​​en radicales de luz azul y verde podrían aparecer con más innovación en los materiales. Los investigadores están trabajando en la explotación de radicales más allá de las aplicaciones de iluminación, y esperar que los radicales impacten en otras ramas de la investigación de la electrónica orgánica.

El profesor Feng Li de la Universidad de Jilin es visitante del Laboratorio Cavendish y autor correspondiente del trabajo. Dijo:"La colaboración entre las universidades y los grupos de investigación ha sido fundamental para el éxito de este trabajo. En el futuro, Espero que podamos demostrar soluciones más radicales para la electrónica orgánica ".