Científicos de RIKEN y la Universidad de California San Diego, en colaboración con socios internacionales, hemos encontrado una manera de reducir significativamente la cantidad de energía requerida por los diodos emisores de luz orgánicos (OLED). Los OLED han atraído la atención como posibles reemplazos de los diodos de cristal líquido, ya que ofrecen ventajas como ser flexibles, delgada, y no requiere retroiluminación.

El grupo logró el avance, publicado en Naturaleza , desarrollando una nueva forma de manipular los "excitones", pares de electrones y huecos, que son clave para el transporte de electrones dentro de los OLED. Esencialmente, la corriente que pasa a través del dispositivo crea tales pares, que luego cambian a un nivel de energía más bajo y emiten luz visible en el proceso. Normalmente, los excitones en los OLED surgen en dos patrones, con giros iguales o opuestos, y los que tienen los mismos espines, conocidos técnicamente como excitones tripletes, son tres veces más comunes. Sin embargo, las camisetas, que se crean junto con los trillizos, requieren más energía, y aunque se pueden convertir en tripletes, todavía significa que el dispositivo en su conjunto requiere la energía para crearlos en primer lugar.

En el trabajo actual, el grupo encontró una manera de reducir el voltaje para que solo se formen tripletes. El trabajo comenzó con una investigación fundamental para comprender la física básica detrás de la creación de excitones utilizando mediciones precisas de electroluminiscencia de una sola molécula utilizando un microscopio de efecto túnel (STM) combinado con un sistema de detección óptica. Prepararon un sistema modelo basado en una molécula aislada de 3, 4, 9, Dianhídrido de 10-perilentetracarboxílico (PTCDA), un semiconductor orgánico, adsorbido en una película aislante ultrafina con soporte de metal. Utilizaron una técnica especial para impartir una carga negativa a la molécula. Luego, utilizaron la corriente de un STM (microscopio de efecto túnel) para inducir luminiscencia en la molécula, y monitoreó qué tipo de excitón se creó en función del espectro de emisión. Las mediciones mostraron que a baja tensión, solo se formaron trillizos. Los cálculos teóricos de Kuniyuki Miwa y Michael Galperin en UC San Diego confirmaron los resultados experimentales y corroboraron el mecanismo.

"Creemos, "dice Kensuke Kimura del RIKEN Cluster for Pioneering Research, "que pudimos hacer esto gracias a un mecanismo previamente desconocido, donde los electrones se eliminan selectivamente de la molécula cargada dependiendo de su estado de giro ".

"Fue muy emocionante descubrir este nuevo mecanismo, "dice Yousoo Kim, líder del Laboratorio de Ciencias de Superficies e Interfaces en el RIKEN CPR, "Creemos que estos hallazgos podrían convertirse en un principio de funcionamiento general para los nuevos OLED con bajo voltaje de funcionamiento".