p A chegada de um computador fino e leve que até se enrola como um pedaço de papel não estará em um futuro distante. Diodos emissores de luz orgânicos flexíveis (OLEDs), construído sobre um substrato de plástico, têm recebido maior atenção ultimamente por seu uso em monitores de última geração que podem ser dobrados ou rolados durante a operação. p Uma equipe de pesquisa coreana liderada pelo professor Seunghyup Yoo da Escola de Engenharia Elétrica, KAIST e o professor Tae-Woo Lee do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, A Pohang University of Science and Technology (POSTECH) desenvolveu OLEDs altamente flexíveis com excelente eficiência usando o grafeno como um eletrodo transparente (TE) que é colocado entre o dióxido de titânio (TiO2) e as camadas de polímero condutor. Os resultados da pesquisa foram publicados online em 2 de junho, 2016 em Nature Communications .

p Os OLEDs são empilhados em várias camadas ultrafinas no vidro, frustrar, ou substratos de plástico, em que várias camadas de compostos orgânicos são ensanduichadas entre dois eletrodos (cátodo e ânodo). Quando a tensão é aplicada nos eletrodos, elétrons do cátodo e buracos (cargas positivas) do ânodo atraem-se um para o outro e se encontram na camada emissiva. OLEDs emitem luz quando um elétron se recombina com um buraco positivo, liberando energia na forma de um fóton. Um dos eletrodos em OLEDs é geralmente transparente, e dependendo de qual eletrodo é transparente, Os OLEDs podem ser emitidos pela parte superior ou inferior.

p Em OLEDs convencionais de emissão inferior, um ânodo é transparente para que os fótons emitidos saiam do dispositivo através de seu substrato. Óxido de índio-estanho (ITO) é comumente usado como ânodo transparente devido à sua alta transparência, baixa resistência da folha, e processo de fabricação bem estabelecido. Contudo, ITO pode ser potencialmente caro, e além do mais, é frágil, sendo suscetível à formação de fissuras induzida por flexão.

p Grafeno, uma fina camada bidimensional de átomos de carbono fortemente unidos em uma estrutura de favo de mel hexagonal, surgiu recentemente como uma alternativa ao ITO. Com excelente eletricidade, fisica, e propriedades químicas, sua espessura atômica levando a um alto grau de flexibilidade e transparência o torna um candidato ideal para TEs. Apesar disso, a eficiência dos OLEDs à base de grafeno relatada até o momento tem sido, no melhor, aproximadamente o mesmo nível de OLEDs baseados em ITO.

p Como solução, a equipe de pesquisa coreana, que inclui ainda os professores Sung-Yool Choi (Engenharia Elétrica) e Taek-Soo Kim (Engenharia Mecânica) da KAIST e seus alunos, propôs uma nova arquitetura de dispositivo que pode maximizar a eficiência de OLEDs baseados em grafeno. Eles fabricaram um ânodo transparente em uma estrutura composta na qual uma camada de TiO2 com alto índice de refração (high-n) e uma camada de injeção de orifício (HIL) de polímeros condutores com eletrodos de grafeno sanduíche de baixo índice de refração (low-n). Este é um projeto óptico que induz uma colaboração sinérgica entre as camadas high-n e low-n para aumentar a refletância efetiva dos TEs. Como resultado, o aumento da ressonância da cavidade óptica é maximizado. A ressonância da cavidade óptica está relacionada à melhoria da eficiência e gama de cores em OLEDs. Ao mesmo tempo, a perda do polariton de plasmão de superfície (SPP), uma das principais causas para as emissões fracas de fótons em OLEDs, também é reduzido devido à presença de polímeros condutores de baixo n.

p Sob esta abordagem, OLEDs baseados em grafeno exibem 40,8% de eficiência quântica externa ultra-alta (EQE) e 160,3 lm / W de eficiência de energia, o que é sem precedentes para aqueles que usam o grafeno como um TE. Além disso, esses dispositivos permanecem intactos e funcionam bem mesmo após 1, 000 ciclos de dobra com um raio de curvatura tão pequeno quanto 2,3 mm. Este é um resultado notável para OLEDs contendo camadas de óxido, como TiO2, porque os óxidos são tipicamente quebradiços e propensos a fraturas induzidas por flexão, mesmo em uma deformação relativamente baixa. A equipe de pesquisa descobriu que o TiO2 tem um mecanismo de endurecimento por deflexão de rachaduras que tende a evitar que rachaduras induzidas por dobra se formem facilmente.

p Professor Yoo disse, "O que há de único e avançado nessa tecnologia, em comparação com OLEDs baseados em grafeno anteriores, é a colaboração sinérgica de camadas de alto e baixo índice que permite o gerenciamento óptico do efeito de ressonância e da perda de SPP, levando a um aumento significativo na eficiência, tudo com pouco compromisso na flexibilidade. "Ele acrescentou, “Nosso trabalho foi a realização de pesquisas colaborativas, transcendendo as fronteiras de diferentes campos, por meio do qual muitas vezes encontramos avanços significativos. "

p Professor Lee disse, "Esperamos que nossa tecnologia abra caminho para desenvolver uma fonte de luz OLED para telas altamente flexíveis e vestíveis, ou sensores flexíveis que podem ser acoplados ao corpo humano para monitoramento de saúde, por exemplo."