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OLED più luminosi controllando lo spin degli elettroni

I ricercatori dell'Università dello Utah hanno realizzato un prototipo di OLED spintronico, o spin-OLED, in cui la generazione di luce si fa molto più efficiente, grazie al controllo preventivo dell'orientamento delle cariche che attraversano il cuore organico dei singoli LED.

Alcuni ricercatori dell'Università dello Utah hanno inventato una nuova forma di OLED, denominata "spintronic OLED" o spin-OLED, che promette di essere molto più luminosa, economica da produrre ed eco-compatibile degli OLED tradizionali che si trovano oggi in TV, display, monitor e sistemi di illuminazione.

Per il momento siamo ancora a livello di prototipo, però, e i tempi per gli utilizzi commerciali sono relativamente lunghi. Il prototipo realizzato è un OLED arancione che non funziona a temperature più alte di 33 gradi sottozero. In un paio d'anni si pensa di arrivare anche a spin-OLED rossi e blu, mentre lo sviluppo di un prodotto commerciale non si avrà prima di cinque anni.

Il prototipo di spin-OLED realizzato dai ricercatori, tra i magneti che controllano lo spin delle cariche

Negli OLED tradizionali due elettrodi racchiudono un polimero organico che fa da semiconduttore. Quando agli elettrodi si applica una differenza di tensione, a un elettrodo si generano cariche negative (elettroni) e all'altro cariche positive (lacune). Attraversando il polimero le cariche di segno opposto si scontrano e si annullano: questo evento fa emettere luce al polimero stesso, ma solo se gli spin (il momento angolare intrinseco) delle due cariche sono paralleli o antiparalleli, a seconda del polimero usato. Questo in sintesi significa che non basta lo scontro di due cariche per generare luce, quindi la "resa" di un OLED non è ottimale.

Un team di ricercatori dell'Università dello Utah, guidato dal professor Valy Vardeny, ha elaborato appunto un sistema per portare al massimo la resa degli OLED, controllando a priori l'orientamento degli spin delle cariche che transitano nel polimero. L'obiettivo è stato raggiunto trasformando una cosiddetta "valvola spin organica", un dispositivo sviluppato qualche anno fa sempre da Vardeny, in un elemento capace di emettere luce e denominato spin-OLED.

Il singolo OLED arancione illuminato: l'obiettivo è realizzare spin-OLED anche bianchi e multicolori

Lo spin-OLED è in estrema sintesi un OLED in cui il polimero di base e i materiali per realizzare gli elettrodi sono stati selezionati in modo da ottenere alcuni precisi miglioramenti: le cariche "entrano" contemporaneamente nel polimero, la produzione di luce è più efficiente, l'applicazione di un campo magnetico allo spin-OLED controlla l'orientamento degli spin di tutte le cariche (e quindi anche la luminosità complessiva dell'OLED, mentre di solito la si può intensificare solo aumentando la corrente in entrata al polimero).

Vardeny ha sottolineato che questo tipo di costruzione degli OLED presenta, oltre alla maggiore lluminosità legata alla maggiore efficienza, altri potenziali vantaggi: il controllo del funzionamento mediante campi magnetici e non elettrici, la possibilità di avere in futuro OLED che emettono luce di diversi colori e non di uno solo, un processo produttivo meno costoso e con meno scarti tossici rispetto agli OLED odierni.