Imágenes electroluminiscentes de GQD-LED (izquierda) y eficiencia de luminiscencia de GQD-LED (derecha). Crédito:KAIST
Los primeros diodos emisores de luz de punto cuántico de grafeno (GQD-LED), fabricado mediante el uso de puntos cuánticos de grafeno de alto rendimiento cuántico a través de compuestos de intercalación de grafito, exhiben luminancia superior a 1, 000 cd / m 2 .
El grafeno es un nanomaterial de carbono 2D con muchas propiedades fascinantes que pueden permitir la creación de electrónica de próxima generación. Sin embargo, se sabe que el grafeno no es aplicable a dispositivos ópticos debido a su falta de banda prohibida electrónica. Por otra parte, puntos cuánticos de grafeno (GQD), que son solo unos pocos nanómetros de tamaño en la dimensión lateral, se muestra que emiten luz tras la excitación en el rango espectral visible. Los GQD han atraído una gran atención como material luminiscente de próxima generación por sus propiedades sobresalientes:luminiscencia sintonizable, fotoestabilidad superior, baja toxicidad, y resistencia química.
Recientemente, Prof. Seokwoo Jeon (Ciencia e Ingeniería de Materiales), Prof. Yong-Hoon Cho (Física), y el Prof. Seunghyup Yoo (Ingeniería Eléctrica) han logrado desarrollar LED basados en puntos cuánticos de grafeno. Los GQD de alta pureza se sintetizaron mediante un método respetuoso con el medio ambiente diseñado por el grupo del profesor Jeon, sus mecanismos emisores de luz fueron cuidadosamente estudiados por el grupo del profesor Cho con su técnica espectroscópica transitoria, y finalmente el grupo del profesor Yoo aportó su experiencia en OLED para crear LED basados en GQD.
Los GQD con alta sintonización y eficiencia de luminancia se sintetizaron mediante una ruta basada en compuestos de intercalación de grafito (GIC). El método propuesto es rentable, Respetuoso del medio ambiente, y escalable, ya que permite la fabricación directa de GQD utilizando agua sin tensioactivos ni solventes químicos.
Luego, los GQD se utilizaron como emisores en diodos emisores de luz orgánicos (OLED) para identificar las propiedades ópticas clave de GQD. Después de diseñar cuidadosamente la configuración de la capa para que la inyección de electrones y huecos pueda equilibrarse, los LED GQD construidos exhibieron una luminancia de 1, 000 cd / m 2 , que está muy por encima de los niveles de brillo típicos de las pantallas portátiles utilizadas en los teléfonos inteligentes. Teniendo en cuenta lo delgados que son los GQD, una pantalla plegable similar al papel podría convertirse pronto en una realidad.
Una ilustración esquemática del método de preparación de GQD altamente eficientes (izquierda) y una imagen de GQD dispersos en agua (derecha). Crédito:KAIST
El presente trabajo, por primera vez, demostraron que los GQD se pueden aplicar a dispositivos ópticos mediante la fabricación de LED basados en GQD con brillo significativo. A pesar de que, la eficiencia de los LED basados en GQD es actualmente menor que la de los LED convencionales, se espera que mejoren en un futuro próximo con un proceso de material optimizado y una estructura de dispositivo.
Esta investigación fue publicada como artículo de portada en Materiales ópticos avanzados (Vol.2, 1016-1023 (2014)), una revista de primer nivel que presenta avances significativos en materiales ópticos y dispositivos basados en ellos.
