Las simulaciones de dinámica molecular han demostrado que la misteriosamente alta eficiencia de los LED de polímero surge de interacciones entre excitones tripletes en sus cadenas de polímero, y electrones desapareados en sus impurezas moleculares.

Los LED de polímero (PLED) son dispositivos que contienen capas individuales de polímeros luminiscentes, intercalado entre dos electrodos metálicos. Producen luz cuando las capas de metal inyectan electrones y agujeros en el polímero, creando distorsiones que pueden combinarse para formar dos tipos diferentes de pares de electrones y huecos:singletes emisores de luz, o trillizos no emisores. Las teorías anteriores han sugerido que la relación entre estos dos tipos debería ser de alrededor de 1:3, lo que produciría una eficiencia de emisión de luz del 25%. Sin embargo, experimentos posteriores demostraron que el valor real puede llegar al 83%. En una nueva investigación publicada en EPJ B, físicos en China, dirigido por Yadong Wang en la Universidad de Hebei North, encontró que esta eficiencia superior a la esperada se puede alcanzar a través de interacciones entre excitones tripletes, e impurezas incrustadas en el polímero.

Por su valor científico y comercial, Los PLED se están convirtiendo en un campo de investigación cada vez más popular. Los descubrimientos del equipo de Wang ahora podrían conducir a aplicaciones más extendidas de los dispositivos en el futuro. Dentro de las capas de polímero PLED, Se sabe que los excitones se producen mediante la recombinación de polarones, es decir, distorsiones en las cargas eléctricas que se forman y desaparecen a medida que los electrones se mueven a través de materiales sólidos. Sin embargo, también deben intervenir otros mecanismos para explicar por qué sus eficiencias de luminiscencia son mucho más altas de lo que predijeron las teorías anteriores. Una propuesta sugiere que las propiedades eléctricas y ópticas de los PLED están fuertemente influenciadas por electrones no apareados atrapados dentro de las impurezas moleculares.

Wang y sus colegas exploraron esta idea a través de simulaciones de dinámica molecular, lo que les permitió recrear colisiones entre un excitón triplete no emisor en una cadena de polímero, y un electrón de impureza desapareado. Sus cálculos revelaron que los excitones singlete emisores de luz se encuentran entre los principales productos de esta reacción; con su proporción general que varía con el tamaño de la impureza, y su grado de acoplamiento con la cadena polimérica. Por primera vez, el resultado ofrece evidencia concluyente de que las impurezas pueden aumentar significativamente la eficiencia de los PLED, y ofrece nuevas pistas sobre los mecanismos moleculares implicados.