Nuevo material imprimible en 3D para pantallas OLED duraderas y tecnologías portátiles

Nuevo material imprimible en 3D para pantallas OLED duraderas y tecnologías portátiles

Registro escucha este artículo gratis

Gracias. Escuche este artículo usando el reproductor de arriba.

Un equipo de investigación dirigido por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) ha desarrollado una “tinta supramolecular”, una nueva tecnología para pantallas OLED (diodos emisores de luz orgánicos) u otros dispositivos electrónicos. Fabricada a partir de elementos económicos y abundantes en la Tierra en lugar de metales raros y costosos, la tinta supramolecular podría permitir la creación de pantallas planas y dispositivos electrónicos más asequibles y ambientalmente sostenibles.

“Al reemplazar los metales preciosos con materiales abundantes en la Tierra, nuestra tecnología de tinta supramolecular podría cambiar las reglas del juego para la industria de las pantallas OLED”, dijo el investigador principal Peidong Yang, investigador principal de la División de Ciencia de Materiales del Laboratorio de Berkeley y profesor de química y ciencia de los Materiales. e ingeniería en UC Berkeley. “Aún más interesante es que la tecnología también podría ampliar su alcance a películas orgánicas imprimibles para fabricar dispositivos portátiles, así como arte y escultura luminiscentes”, añadió.

“Al reemplazar los metales preciosos con materiales abundantes en la Tierra, nuestra tecnología de tinta supramolecular podría cambiar las reglas del juego para la industria de las pantallas OLED”.

– Peidong Yang

Si tiene un teléfono inteligente o un televisor de pantalla plana relativamente nuevo, es muy probable que tenga una pantalla OLED. Los OLED se están expandiendo rápidamente en el mercado de las pantallas porque son más livianos, más delgados, consumen menos energía y ofrecen mejor calidad de imagen que otras tecnologías de pantalla plana. Esto se debe a que los OLED contienen pequeñas moléculas orgánicas que emiten luz directamente, eliminando la necesidad de una capa de retroiluminación adicional que se encuentra en una pantalla de cristal líquido (LCD). Sin embargo, los OLED pueden contener metales raros y caros como el iridio.

¿Quieres más noticias?

Para suscribirse a Redes tecnológicas‘Boletín diario, que ofrece las últimas novedades científicas directamente en su bandeja de entrada todos los días.

Suscríbete GRATIS

Pero con el nuevo hardware, que el equipo del Laboratorio de Berkeley describió recientemente en un nuevo estudio publicado en la revista Ciencia – Los fabricantes de pantallas electrónicas podrían adoptar un proceso de fabricación más económico que también requiera mucha menos energía que los métodos convencionales.

El nuevo material consta de polvos que contienen hafnio (Hf) y circonio (Zr) que pueden mezclarse en solución a bajas temperaturas (desde temperatura ambiente hasta aproximadamente 176 grados Fahrenheit (80 grados Celsius)) para formar una tinta “semiconductora”.

Pequeñas estructuras moleculares “centrales” dentro de la tinta se autoensamblan en solución, un proceso que los investigadores llaman ensamblaje supramolecular. “Nuestro enfoque se puede comparar con la construcción con bloques LEGO”, dijo Cheng Zhu, coprimer autor del artículo y Ph.D. Candidato en ciencia e ingeniería de materiales en UC Berkeley. Estas estructuras supramoleculares permiten que el material logre una síntesis estable y de alta pureza a bajas temperaturas, explicó Zhu. Desarrolló el material mientras trabajaba como investigador afiliado en la División de Ciencias de Materiales del Laboratorio de Berkeley y como estudiante investigador de posgrado en el grupo Peidong Yang en el Laboratorio de Berkeley y la UC Berkeley.

Experimentos de espectroscopia en UC Berkeley han revelado que los compuestos de tinta supramoleculares son emisores altamente eficientes de luz azul y verde, dos indicadores de la posible aplicación del material como emisor OLED energéticamente eficiente en pantallas electrónicas e impresión 3D.

Experimentos ópticos posteriores revelaron que los compuestos de tinta supramoleculares que emiten azul y verde exhiben lo que los científicos llaman una eficiencia cuántica cercana a la unidad. “Esto demuestra su capacidad excepcional para convertir casi toda la luz absorbida en luz visible durante el proceso de emisión”, explicó Zhu.

Para demostrar la capacidad de ajuste del color y la luminiscencia del material como emisor OLED, los investigadores fabricaron un prototipo de pantalla de película delgada a partir de la tinta compuesta. Con un resultado interesante, descubrieron que el material era adecuado para pantallas electrónicas programables.

“La película del alfabeto proporciona un ejemplo convincente que ilustra la aplicación de películas delgadas emisivas como la tinta supramolecular en la creación de pantallas de cambio rápido”, dijo Zhu.

Experimentos adicionales en la Universidad de California en Berkeley demostraron que la tinta supramolecular también es compatible con las tecnologías de impresión 3D, por ejemplo para diseñar iluminación OLED decorativa.

Zhu añadió que los fabricantes también podrían utilizar la tinta supramolecular para fabricar prendas o dispositivos portátiles de alta tecnología que se iluminen por motivos de seguridad en condiciones de poca luz, o dispositivos portátiles que muestren información a través de estructuras supramoleculares emisoras de luz.

La tinta supramolecular es otra demostración del laboratorio de Peidong Yang de nuevos materiales sostenibles que podrían permitir una fabricación de semiconductores rentable y energéticamente eficiente. El año pasado, Yang y su equipo anunciaron una nueva “tinta multielemento”, el primer semiconductor de “alta entropía” que puede procesarse a temperatura baja o ambiente.

Con su estabilidad y vida útil demostradas, los compuestos de tinta supramoleculares también podrían contribuir al desarrollo comercial de perovskitas de haluro iónico, un material solar de película delgada que la industria de las pantallas ha imaginado durante décadas. A través de su síntesis a baja temperatura en solución, las perovskitas de haluros iónicos podrían permitir procesos de fabricación menos costosos para la fabricación de pantallas. Pero las perovskitas de haluros de alto rendimiento contienen el elemento plomo, que es motivo de preocupación para el medio ambiente y la salud pública. Por el contrario, la nueva tinta supramolecular, que pertenece a la familia de las perovskitas de haluros iónicos, ofrece una formulación sin plomo sin comprometer el rendimiento.

Ahora que han demostrado con éxito el potencial de la tinta supramolecular en películas delgadas OLED y en dispositivos electrónicos imprimibles en 3D, los investigadores están explorando el potencial electroluminiscente de este material. “Esto implica una investigación específica y especializada sobre la capacidad de nuestros materiales para emitir luz mediante excitación eléctrica”, dijo Zhu. “Este paso es esencial para comprender todo el potencial de nuestro material para crear dispositivos emisores de luz eficientes”.

Referencia: Zhu C, Jin J, Wang Z et al. Conjunto supramolecular de perovskitas de haluros azules y verdes con fotoluminiscencia cercana a la unidad. Ciencia. 2024;383(6678):86-93. doi: 10.1126/ciencia.adi4196

Este artículo se ha vuelto a publicar a partir de los siguientes documentos. Nota: Es posible que el material haya sido editado en cuanto a extensión y contenido. Para obtener más información, póngase en contacto con la fuente citada.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *