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I LED organici brillano in modo invisibile
I ricercatori della University of Southern California hanno progettato una molecola di colorante fosforescente che emette luce nel vicino infrarosso e l'hanno usata per realizzare diodi organici a emissione di luce (OLED) di lunga durata.
Il display a LED organico fosforescente di Universal Display Corporation può essere costruito su un substrato di plastica flessibile. L'azienda, in collaborazione con i ricercatori della University of Southern California e della Princeton University, ha ora realizzato LED a emissione del vicino infrarosso e prevede di realizzare una versione nel vicino infrarosso del display flessibile. Il display sarebbe invisibile ad occhio nudo ma visibile attraverso occhiali per la visione notturna per operazioni militari segrete.
I diodi potrebbero essere utilizzati per realizzare un display nel vicino infrarosso (NIR) economico e flessibile che sarebbe illeggibile a occhio nudo ma potrebbe essere letto con occhiali per la visione notturna. Tale display potrebbe essere integrato nell'uniforme di un soldato o in un dispositivo che potrebbe essere nascosto in una tasca, consentendo ai soldati di leggere le comunicazioni di notte senza essere individuati dai cecchini nemici.
Questi LED organici potrebbero anche essere convertiti nei diodi rivelatori a infrarossi che rendono possibile la visione notturna. I rilevatori a infrarossi sono essenzialmente l'opposto dei LED, convertendo la luce in corrente elettrica. Gli oggetti caldi emettono radiazioni infrarosse, che hanno lunghezze d'onda più lunghe della radiazione del vicino infrarosso ed è anche invisibile all'occhio umano. Proprio come i rilevatori di luce nelle telecamere rilevano la luce visibile, i sensori a infrarossi realizzati con semiconduttori inorganici rilevano la luce a infrarossi negli occhiali per la visione notturna e nelle telecamere utilizzate da militari, polizia, agenti di sicurezza delle frontiere e vigili del fuoco. Ma i rilevatori basati su OLED offrirebbero un vantaggio importante: poiché i sottili polimeri organici che compongono questi diodi possono essere depositati su una varietà di substrati, inclusa la plastica pieghevole, i rilevatori IR organici potrebbero essere sufficientemente flessibili da essere incorporati nella visiera di un casco.
La flessibilità è molto vantaggiosa... i display di prossima generazione saranno tutti su substrati flessibili, afferma Mark Thompson , professore di chimica alla University of Southern California, che ha guidato la ricerca. I LED organici sono la tecnologia cruciale per i display flessibili, perché sono facili ed economici da modellare su substrati pieghevoli, afferma. Sono già utilizzati nei display delle fotocamere e dei telefoni cellulari e rappresentano un'enorme promessa per i futuri schermi di computer e televisori di grandi dimensioni.
La ricerca sui LED organici si è in gran parte concentrata sulle applicazioni della luce visibile; nessuno ha mai realizzato un LED organico che emettesse luce NIR in modo efficiente. Thompson e i suoi colleghi della Princeton University e della Universal Display Corporation, una società con sede a Ewing, NJ, hanno descritto online il loro LED organico in chimica applicata il 9 gennaio
I LED organici che emettono lunghezze d'onda NIR invisibili potrebbero essere utilizzati per creare display che non vuoi che tutti vedano. Per le applicazioni militari segrete, i display per la visione notturna saranno molto importanti e questi diodi sarebbero la chiave per questo, afferma Ghassan Jabbour , un professore di scienze ottiche presso l'Università dell'Arizona a Tucson, che ha sviluppato le prime molecole organiche che emettono NIR.
Il segreto del nuovo LED è una molecola di colorante fosforescente appositamente progettata che i ricercatori utilizzano nello strato emissivo inserito tra i due elettrodi del dispositivo. Tipicamente, i LED organici contengono uno strato emissivo drogato con coloranti fluorescenti. Gli elettrodi iniettano elettroni negativi e buchi positivi nello strato, dove le particelle cariche si combinano ed eccitano le molecole di colorante. Quando le molecole ritornano al loro stato non eccitato, emettono fotoni. Le nuove molecole fosforescenti emettono in modo molto efficiente nella regione NIR. Inoltre emettono luce più a lungo rispetto ai coloranti fluorescenti, aumentando la durata del dispositivo, un punto debole tradizionale per i materiali organici.
Il dispositivo emette a lunghezze d'onda vicine a 800 nanometri, che è proprio al confine dello spettro visibile e vicino all'infrarosso, e vanta un'efficienza di oltre il 6%, che è almeno 60 volte quella di altri dispositivi che emettono NIR riportati in il passato. Al momento, funziona per 1.000 ore alla massima luminosità. Ma ai livelli di luminosità più bassi richiesti nei display, stiamo parlando di almeno un milione di ore, afferma Thompson. In confronto, i LED organici rossi o verdi hanno una durata di 100.000 ore, afferma.
Gareth Redmond , che studia i fotorivelatori organici su scala nanometrica presso il Tyndall National Institute di Cork, in Irlanda, definisce il lavoro una svolta verso l'emissione di NIR nel materiale organico. Redmond afferma che il nuovo LED organico mostra prestazioni davvero buone in termini di efficienza e durata che non sono state raggiunte prima.
Thompson e i suoi colleghi hanno in programma di realizzare altri complessi di coloranti fosforescenti che emettono luce a lunghezze d'onda superiori a 800 nanometri, spingendosi più in profondità nella regione dell'IR. Quindi, dice Thompson, sarebbe possibile capovolgere il LED organico, convertendolo in un rilevatore IR organico per una visiera del casco per la visione notturna. Ciò richiederebbe la modifica della struttura del dispositivo o la messa a punto dei materiali organici, ma afferma che la conversione sarebbe facile perché i LED e i fotorilevatori sono cugini con essenzialmente la stessa struttura a diodi ma funzioni inverse: un LED converte la corrente elettrica in luce mentre un rilevatore fa il contrario .
Ma è troppo presto per dire quando sarà disponibile un tale rivelatore di infrarossi organici. Non è solo che la giuria è ancora fuori, dice; la giuria non è nemmeno stata formata.