Credito:Università Tecnica Monaco di Baviera
Una tecnologia di illuminazione a basso costo e facile da produrre può essere realizzata con celle elettrochimiche a emissione di luce. Tali celle sono dispositivi elettronici e ionici a film sottile che generano luce dopo l'applicazione di una bassa tensione. I ricercatori dell'Università Tecnica di Monaco (TUM) e dell'Università di Torino hanno ora utilizzato un'analisi approfondita dei dati per creare celle elettrochimiche di prima classe da complessi di rame che emettono luce blu e bianca.
Le celle elettrochimiche a emissione di luce (LEC) sono i dispositivi di illuminazione a film sottile più semplici e meno costosi disponibili fino ad oggi. Sono costituiti da un unico livello attivo. Vengono utilizzati, ad esempio, come inchiostri elettroluminescenti e adesivi.
L'effetto dell'elettroluminescenza è stato dimostrato per la prima volta nel 1905. A quel tempo, due scienziati hanno rilevato la presenza di luce sotto tensione applicata in vari minerali e metalli e sono stati in grado di correlare l'intensità alla tensione e alla generazione di calore. I loro prototipi sono considerati i primi LED. "Tuttavia, l'uso tecnico dell'effetto è diventato possibile solo in seguito e mentre i noti diodi a emissione di luce o LED sono dispositivi a semiconduttore che emettono luce quando viene applicata una tensione elettrica, le celle elettrochimiche a emissione di luce o LEC che stiamo guardando seguire un principio diverso", spiega Rubén D. Costa, Professore di Materiali Funzionali Biogenici al TUM.
Finora difficile la transizione dal laboratorio al mercato reale
I gruppi di ricerca del Professor Ruben D. Costa del TUM Campus Straubing for Biotechnology and Sustainability e della Professoressa Claudia Barolo dell'Università di Torino hanno ora sviluppato il primo approccio allo sviluppo di emettitori LEC nei cosiddetti strati attivi. A base di complessi di rame(l), questi LEC creano un'eccellente luce blu e bianca.
"Lo sviluppo di dispositivi economici che emettano luce bianca e blu è altamente auspicato e offre molti vantaggi. Tuttavia, la precedente mancanza di emettitori blu ha ostacolato il passaggio dal laboratorio al mercato reale. Di conseguenza, la creazione di emettitori blu è un aspetto generale pietra miliare nell'illuminazione a film sottile. Una volta che i dispositivi blu saranno qui, saremo in grado di realizzare dispositivi a luce bianca in modo relativamente semplice", afferma il professor Costa. Sono proprio gli emettitori blu che ora i gruppi di ricerca sono riusciti a creare.
La scienza dei dati come nuovo approccio
I gruppi di ricerca di Straubing e Torino hanno utilizzato con successo gli strumenti della scienza dei dati per stabilire una relazione statistica tra la struttura dei raggi X e le caratteristiche elettroniche dei complessi rame(l) diminio e ligandi difosfinici. Allo stesso tempo, hanno studiato i parametri strutturali ed elettronici e le loro interrelazioni per determinare il colore di emissione, l'efficienza e la luminescenza dei dispositivi.
Dopo un'ampia valutazione dei dati di vari approcci noti, è emerso un nuovo design per i LEC blu che offrono prestazioni eccellenti rispetto ai dispositivi con emettitori convenzionali.
LEC bianchi ad alte prestazioni con complessi di rame(l)
"Con i nuovi LEC blu ad alte prestazioni, è possibile realizzare LEC bianchi monostrato a base di rame(l) con luce bianca di alta qualità e un indice di resa cromatica di 90", afferma la professoressa Claudia Barolo dell'Università di Torino. L'indice di resa cromatica indica come appaiono i colori naturali degli oggetti illuminati sotto una determinata fonte di luce e ha un valore massimo di 100, quindi un valore di 90 è già molto buono.
Questo lavoro indica un nuovo modo per semplificare la progettazione di emettitori e strati attivi nell'illuminazione a film sottile. "Siamo convinti che il nostro modello analitico sia un primo passo verso metodi avanzati di machine learning per la progettazione fine anche di altri composti attivi", afferma il professor Costa. + Esplora ulteriormente
