La scoperta rende la polarizzazione circolare degli OLED commutabile elettricamente
I ricercatori controllano la luce polarizzata a destra o a sinistra attraverso il bilanciamento delle cariche in un singolo polimero chirale
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I ricercatori dell'Università di Oxford hanno scoperto per la prima volta un approccio per commutare elettricamente i LED organici (OLED) in modo che emettano luce polarizzata circolarmente a destra o a sinistra senza modificare le molecole che emettono la luce. Ciò potrebbe essere utile per una serie di applicazioni tecnologiche, dai display OLED più efficienti dal punto di vista energetico al trasferimento ottico delle informazioni. I ricercatori descrivono i loro risultati in uno studio pubblicato oggi (26 novembre) su Nature Photonics.
Una fotografia di un dispositivo OLED tratta dallo studio. Credito: Matt Fuchter, Università di Oxford.
Matt Fuchter, University of Oxford.
Di solito, la polarizzazione della luce circolare dei LED viene controllata scegliendo una particolare forma di immagine speculare della molecola che emette la luce all'interno del dispositivo. Queste forme di immagine speculare sono definite sinistre o destre, o chirali, e possono essere considerate simili alla scelta di un cavatappi che gira a sinistra o a destra. L'orientamento della molecola controlla l'orientamento della luce emessa. Ciò richiede necessariamente l'accesso a entrambe le forme speculari della molecola, che sono complesse e costose da preparare.
Ora, un team dell'Università di Oxford ha dimostrato per la prima volta che le forme di luce polarizzata circolarmente, sia destre che sinistre, possono essere prodotte da una sola forma speculare della molecola in un OLED.
I ricercatori sono riusciti a cambiare la polarità della luce emessa elettricamente, senza modificare il materiale stesso. Questo risultato è stato ottenuto progettando materiali emettitori che mostrano effetti insoliti sulla luce polarizzata circolarmente, insieme a un attento controllo del modo in cui le cariche elettroniche si ricombinano all'interno del dispositivo. A seconda che il trasporto delle cariche sia bilanciato o sbilanciato, il dispositivo produce una o l'altra forma speculare di luce polarizzata circolarmente. La chiave di questo risultato inaspettato è l'uso di un materiale organico polimerico per l'emissione che si autoassembla in una struttura altamente contorta.
Il controllo della polarizzazione della luce è di particolare interesse per le tecnologie attuali e future, come i display a basso consumo, le comunicazioni criptate e le applicazioni quantistiche ad alte prestazioni. "L'aggiunta della polarizzazione circolare consente di codificare ulteriori informazioni nel segnale luminoso", spiega il professor Matthew Fuchter (Dipartimento di Chimica dell'Università di Oxford), autore principale dello studio. Invece di essere semplicemente acceso o spento, il segnale potrebbe essere anche acceso e sinistro o acceso e destro". "
I metodi precedenti per controllare la polarizzazione circolare della luce degli OLED si basavano sulla separazione di forme diverse della stessa molecola, un processo laborioso, costoso e scarsamente scalabile. Questo nuovo approccio rappresenta quindi un cambiamento di paradigma nella creazione di LED a polarizzazione circolare controllabile.
Lo studio del team dimostra nuovi legami fondamentali tra la chiralità delle molecole e la chiralità della luce, comunemente chiamata attività ottica. Il team spera che questa conoscenza fondamentale della fisica dei materiali organici chirali possa aprire la strada a nuove applicazioni in settori come i display avanzati, i sistemi di comunicazione sicuri e le tecnologie quantistiche.
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