Studiare la struttura dell'esoscheletro delle lucciole per migliorare gli OLED. È quanto hanno fatto gli scienziati del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), guidati dal professor Ki-Hun Jeong. Tra le tante specie che emettono luce per comunicare con i propri simili, la lucciola è quella più efficiente di tutte.
Alla base di questa efficienza c'è la cuticola, il rivestimento esterno che ne ricopre il corpo. Ed è proprio analizzandone le proprietà ottiche che i ricercatori sudcoreani hanno scoperto che l'emissione di luce non è regolare come le luci realizzate dall'uomo ma è modellata sulla base di piccole strutture gerarchiche.
Ispirandosi a queste caratteristiche i ricercatori hanno creato OLED capaci di aumentare del 60% l'efficienza nell'estrazione di luce e del 15% l'ampiezza dell'angolo di illuminazione. "Questo studio riporta la prima osservazione di strutture gerarchiche, ad esempio microstrutture inclinate con nanostrutture esistenti su ultrastrutture cuticolari dell'organo bioluminescente della lucciola", ha spiegato il professor Jeong a Phys.org.
"La funzione delle strutture asimmetriche e gerarchiche contribuisce in modo netto a un'estrazione efficiente della luce bioluminescente che diversamente rimarrebbe intrappolata nella lanterna della lucciola. Quanto assimilato è stato usato con successo per realizzare OLED di prossima generazione", ha aggiunto Jeong.
Il lavoro è basato su precedenti ricerche che hanno dimostrato che la cuticola è composta da nanostrutture che migliorano la trasmissione della luce. La cuticola ha anche piccole strutture che aumentano l'estrazione della luce - la quantità di luce che esiste realmente nell'animale - riducendo la riflessione interna.
Il problema della riflessione interna è una delle sfide più grandi per i LED, dove spesso più di metà della luce prodotta è riflessa verso il dispositivo anziché essere emessa. Gli scienziati hanno già mimato queste nano e microstrutture nel progetto dei LED per migliorare la trasmissione ed estrazione di luce.
Nel nuovo studio i ricercatori hanno scoperto che la natura asimmetrica e gerarchica delle strutture della cuticola gioca anche un ruolo chiave nell'abilità di emettere luce da parte della lucciola. I ricercatori hanno creato stampi precisi di queste strutture per usarli come strato ottico di un OLED. Di conseguenza, le medesime caratteristiche che aiutano le lucciole a comunicare i loro segnali di corteggiamento si sono rivelati in grado di contribuire a migliorare gli OLED.
"La nostra tecnologia innovativa è la realizzazione su larga scala di microstrutture inclinate e nanostrutture altamente ordinate su ogni microstruttura inclinata", ha detto Jeong. "Siamo fermamente convinti che questi OLED ispirati alla biologia apriranno un nuovo paradigma per l'ingegneria biomimetica in applicazioni di illuminazione".
I ricercatori stanno cercando un partner industriale nel mondo degli OLED che sia interessato a commercializzare prodotti basati su questa tecnologia. A questo "appello" potrebbero rispondere le sudcoreane Samsung e LG, molto impegnate sullo sviluppo della tecnologia OLED secondo le ultime indiscrezioni.
Samsung, regina degli OLED in ambito smartphone, è in procinto di fare grandi investimenti per la produzione di pannelli TV, mentre LG farà altrettanto con l'obiettivo di realizzare piccoli pannelli per gli smartphone. Le due aziende entreranno, come già avvenuto in passato, sempre più in competizione per spartirsi gli ordini di grandi committenti come Apple, Dell e molti altri.
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