Un test magnetico prevede in laboratorio la durata degli OLED blu

Stabilire per quanto tempo un OLED blu resterà luminoso significa aspettare. Di norma gli ingegneri fanno funzionare un dispositivo per decine o centinaia di ore, osservando il calo della sua luminosità, e il dispositivo si consuma proprio durante il test. Un team dell'Istituto coreano avanzato di scienza e tecnologia (KAIST) ha trovato una scorciatoia: un campo magnetico che modifica la luce emessa di una quantità troppo piccola per essere percepita a occhio nudo. Il team, guidato dal professor Seunghyup Yoo della Scuola di ingegneria elettrica, ha pubblicato il metodo su Nature Communications.

Gli OLED (diodi organici a emissione di luce) producono luce da soli quando una corrente li attraversa, e costituiscono gli schermi di smartphone e televisori. Uno schermo ottiene la piena gamma di colori combinando luce rossa, verde e blu. I dispositivi fosforescenti blu studiati qui impiegano in modo efficiente l'energia elettrica per emettere luce blu, ma mantenere una lunga durata conservando questa efficienza è una sfida cruciale nel loro sviluppo.

I ricercatori hanno fatto funzionare gli OLED a corrente costante, hanno variato l'intensità del campo magnetico con un elettromagnete e poi hanno misurato la variazione di luminosità. Sotto il campo, i dispositivi diventavano leggermente più luminosi. Questa risposta combina diversi effetti: il team ha isolato la componente più strettamente legata alla degradazione della durata e l'ha trasformata in un'unica metrica di valutazione. Applicata a quattro dispositivi blu realizzati con lo stesso materiale emettitore ma con strutture interne diverse, quelli con una risposta iniziale minore hanno mantenuto più a lungo la luminanza iniziale nei test di funzionamento a lungo termine. La metrica mostrava una forte correlazione lineare con il logaritmo della durata, sia al 70% sia al 50% della luminosità iniziale.

Il team ha anche spiegato il perché. Durante lunghi periodi di utilizzo, i legami nelle molecole organiche possono rompersi e formare difetti che interferiscono con l'emissione di luce. Simulazioni molecolari indicano che questi difetti incidono sul processo di emissione e che tale effetto si riflette nella risposta di luminosità al campo magnetico. Il campo magnetico è quindi una sonda, non un modo per prolungare la durata.

A guadagnarci per primi sono le aziende di display e gli istituti di ricerca. Quando più prototipi condividono un materiale emettitore ma differiscono per struttura, poche misurazioni iniziali possono individuare i progetti più probabilmente durevoli, così che lo sforzo di sviluppo si concentri su di essi. Poiché non ogni prototipo deve funzionare per lunghi periodi prima che arrivino i risultati, il team prevede che il metodo riduca i tempi di sviluppo e i costi. Il team non indica alcuna scadenza per l'adozione in produzione.

Il risultato non è ancora una regola generale. Serve un'ulteriore validazione prima che la relazione valga per una gamma più ampia di OLED e, quando cambiano i materiali o la struttura interna, anche i principali fattori che rispondono al campo magnetico possono cambiare. Ogni tipo di dispositivo richiede quindi un'analisi propria. Yoo ha dichiarato che il risultato «può essere usato per selezionare rapidamente materiali e strutture di dispositivo con lunga durata nelle prime fasi di sviluppo degli OLED», e che, con una validazione in varie condizioni, il metodo potrebbe diventare una tecnica di valutazione non distruttiva.