Autoroute moléculaire pour les électrons dans les diodes électroluminescentes organiques
Un nouveau concept de matériau pourrait permettre d'obtenir des OLED bleues efficaces avec une structure fortement simplifiée
Les diodes électroluminescentes organiques (OLED) sont désormais largement utilisées. Pour les écrans, les OLED bleues sont également nécessaires pour compléter les couleurs primaires rouge et verte. Dans les OLED bleues en particulier, les impuretés entraînent d'importantes pertes électriques, qui pourraient être partiellement contournées par l'utilisation d'agencements de dispositifs très complexes et coûteux. Une équipe de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères a maintenant mis au point un nouveau concept de matériau qui pourrait permettre d'obtenir des OLED bleues efficaces avec une structure fortement simplifiée.
Des téléviseurs aux smartphones, les diodes électroluminescentes organiques (OLED) trouvent aujourd'hui leur place dans de nombreux appareils que nous utilisons tous les jours. Pour afficher une image, elles sont nécessaires dans les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. En particulier, les diodes électroluminescentes pour la lumière bleue sont encore difficiles à fabriquer parce que la lumière bleue - physiquement parlant - a une énergie élevée, ce qui rend le développement des matériaux difficile.
La présence d'infimes quantités d'impuretés dans le matériau, qui ne peuvent être éliminées, joue un rôle décisif dans les performances de ces matériaux. Ces impuretés - des molécules d'oxygène, par exemple - forment des obstacles qui empêchent les électrons de se déplacer à l'intérieur de la diode et de participer au processus de production de lumière. Lorsqu'un électron est capturé par un tel obstacle, son énergie n'est pas convertie en lumière mais en chaleur. Ce problème, connu sous le nom de "piégeage de charge", se produit principalement dans les OLED bleues et réduit considérablement leur efficacité.
Une équipe dirigée par Paul Blom, directeur de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères, s'est attaquée au problème du piégeage des charges. Ils ont utilisé une nouvelle classe de molécules à cette fin. Celles-ci sont constituées de deux parties chimiques : l'une est responsable de la conduction des électrons, tandis que l'autre n'est pas sensible aux impuretés. En manipulant la structure chimique de la molécule, on obtient un arrangement spatial particulier : Lorsque plusieurs molécules sont réunies, elles forment une sorte de "spirale", c'est-à-dire que la partie conductrice d'électrons des molécules forme la partie intérieure, qui est protégée à l'extérieur par l'autre partie des molécules. Cela ressemble, d'un point de vue moléculaire, à un câble coaxial avec une âme conductrice d'électrons à l'intérieur et une partie extérieure qui protège l'âme.
La gaine forme ainsi une sorte de "couche protectrice" pour le noyau conducteur d'électrons, le protégeant de l'intrusion de molécules d'oxygène. Les électrons peuvent ainsi se déplacer rapidement et librement le long de l'axe central de la spirale sans être piégés par des obstacles, un peu comme des voitures sur une autoroute sans passages à niveau, feux de signalisation ou autres obstacles.
"L'une des particularités de notre nouveau matériau est que l'absence de pertes dues aux impuretés et le transport efficace des électrons qui en résulte peuvent grandement simplifier la conception des OLED bleues, tout en maintenant une efficacité élevée", explique Paul Blom.
Grâce à leurs travaux, les chercheurs espèrent avoir franchi une étape importante vers la simplification de la production de diodes électroluminescentes bleues. Ils viennent de publier leurs résultats dans la revue "Nature Materials".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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