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Aug 02, 2023

La nuova tecnologia LED potrebbe rendere flessibili gli schermi dei telefoni

Tempo di lettura: 8 minuti Pubblicato il 31 luglio 202331 luglio 2023 da Melisa Yashinski Molti degli schermi odierni, come quelli che si trovano nella TV, nel laptop e nello smartphone, si basano su un materiale chiamato organico

Tempo di lettura: 8 minuti

Pubblicato il 31 luglio 202331 luglio 2023 di Melisa Yashinski

Molti degli schermi odierni, come quelli che si trovano nella TV, nel laptop e nello smartphone, si basano su un materiale chiamato diodo organico a emissione di luce, o OLED in breve. Gli schermi basati su OLED sono noti per essere sottili e leggeri e per visualizzare un nero più profondo e più scuro. Tuttavia, questi schermi sono rigidi e fragili, come un pezzo di vetro. E se questi schermi potessero essere costruiti con una morbidezza simile alla pelle e con la capacità di avvolgersi attorno al polso o piegarsi completamente a metà?

In precedenza, gli scienziati avevano progettato nuovi design di schermi per conferire flessibilità ai display OLED. Tuttavia, questi tentativi hanno portato ad una riduzione della risoluzione e della qualità dell’immagine e ad una limitata piegabilità. Altri scienziati hanno progettato con successo schermi estensibili utilizzando materiali alternativi che emettono luce, come le lampade fluorescenti. Tuttavia, questi materiali hanno caratteristiche inferiori, come una luminosità inferiore e una minore efficienza energetica rispetto ai materiali OLED.

Recentemente, scienziati cinesi e statunitensi hanno modificato il design molecolare di un materiale OLED esistente per renderlo più flessibile pur mantenendo la sua capacità di emettere luce. Si sono concentrati su un tipo di OLED che utilizza l’energia assorbita dal calore per eccitare un elettrone in uno stato energetico diverso ed emettere luce. Questo tipo di schermo è chiamato emettitore a fluorescenza ritardata attivata termicamente, o TADF. A differenza di altre tecnologie OLED, gli emettitori TADF non fanno affidamento su metalli pesanti e sono quindi sicuri per le applicazioni integrate nell'uomo, come i dispositivi indossabili.

La maggior parte degli emettitori TADF sono costituiti da molecole piccole e rigide. In studi recenti, gli scienziati hanno sviluppato emettitori TADF da lunghe catene di molecole, chiamate polimeri, ma neanche questi erano estensibili. Per aggiungere elasticità ai loro materiali, questi scienziati hanno aggiunto molecole morbide costituite da atomi di carbonio e idrogeno, chiamate catene alchiliche, tra le unità polimeriche TADF. Il loro obiettivo era determinare le catene alchiliche più lunghe da aggiungere per conferire flessibilità senza sacrificare le proprietà di emissione della luce. Hanno sintetizzato quattro polimeri TADF con catene alchiliche di 1, 3, 6 e 10 atomi di carbonio. Hanno inoltre sintetizzato un tipico emettitore TADF di piccole molecole per il confronto.

Per prima cosa gli scienziati hanno testato le proprietà di emissione luminosa di ciascun emettitore per scoprire se l'aggiunta di catene alchiliche influiva sulle loro prestazioni. Hanno osservato che tutti e cinque i dispositivi emettevano con successo luce verde, con solo cambiamenti minimi nella sua intensità. Poi hanno misurato la differenza negli stati energetici degli elettroni, un valore che corrisponde alla quantità di energia termica necessaria per eccitare un elettrone nel processo TADF, e hanno scoperto che era quasi identico per tutti gli emettitori. Hanno interpretato i loro risultati per indicare che l'aggiunta di catene alchiliche morbide ai dispositivi TADF non ha influenzato la loro capacità di emettere luce.

Successivamente gli scienziati hanno allungato ciascun emettitore fino a raddoppiarlo in lunghezza e hanno osservato eventuali formazioni di crepe e cambiamenti nell'emissione di luce. Hanno osservato che i dispositivi con catene alchiliche più lunghe presentavano meno crepe e più corte, il che significa che presentavano meno danni dovuti allo stiramento. Hanno notato che il polimero TADF con una catena alchilica di 10 atomi di carbonio, la catena alchilica più lunga testata, è rimasto completamente intatto senza crepe anche quando l'emettitore è stato allungato al doppio della sua dimensione originale. Hanno anche misurato più luce emessa dalla versione allungata del polimero TADF rispetto ai campioni realizzati con catene alchiliche più corte. Hanno spiegato che ciò era probabilmente dovuto alle crepe che si formavano in questi emettitori, che deterioravano i contatti elettrici e potenzialmente impedivano agli elettroni di cambiare stato energetico.

Gli scienziati hanno poi incorporato il polimero TADF con una catena alchilica composta da 10 atomi di carbonio in un dispositivo OLED estensibile. In un tipico dispositivo OLED, il materiale organico che emette luce è inserito tra due strati conduttori, chiamati elettrodi, che consentono all’elettricità di fluire tra di loro. Gli scienziati hanno progettato nuovi elettrodi trasparenti estensibili aggiungendo nanofili d'argento a un polimero flessibile simile al silicone. Quindi hanno inserito il polimero TADF tra questi due elettrodi flessibili. Hanno scoperto che il dispositivo OLED risultante necessitava di una bassa tensione per accendersi e poteva essere alimentato con una batteria commerciale.