Campo magnético prevê a vida útil de OLED azul em laboratório

Avaliar durante quanto tempo um OLED azul vai manter o brilho exige esperar. Convencionalmente, os engenheiros fazem funcionar um dispositivo durante dezenas a centenas de horas, enquanto observam a queda do brilho, e o dispositivo desgasta-se durante o próprio ensaio. Uma equipa do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) encontrou um atalho: um campo magnético que altera a emissão de luz numa quantidade demasiado pequena para ser vista a olho nu. A equipa, liderada pelo professor Seunghyup Yoo, da Escola de Engenharia Elétrica, publicou o método na Nature Communications.

Os OLED (díodos orgânicos emissores de luz) produzem luz por si próprios quando é feita passar corrente por eles, e são a base dos ecrãs de smartphones e televisores. Um ecrã cria a sua gama completa de cores combinando luz vermelha, verde e azul. Os dispositivos fosforescentes azuis estudados aqui utilizam energia elétrica com eficiência para emitir luz azul, mas conservar uma vida útil longa mantendo essa eficiência é um desafio fundamental no seu desenvolvimento.

Os investigadores fizeram funcionar OLED com corrente constante, variaram a intensidade do campo magnético com um eletroíman e, em seguida, mediram a variação do brilho. Sob o campo, os dispositivos tornaram-se ligeiramente mais brilhantes. Esta resposta combina vários efeitos, e a equipa isolou a componente mais estreitamente ligada à degradação da vida útil, transformando-a numa métrica de avaliação única. Aplicada a quatro dispositivos azuis feitos com o mesmo material emissor de luz, mas com estruturas internas diferentes, os que apresentavam uma resposta inicial menor mantiveram a luminância inicial durante mais tempo nos ensaios de funcionamento prolongado. A métrica mostrou uma forte correlação linear com o logaritmo da vida útil, tanto a 70 % como a 50 % do brilho inicial.

A equipa também explicou a razão. Ao longo de longos períodos de utilização, as ligações nas moléculas orgânicas podem romper-se e formar defeitos que interferem na emissão de luz. Simulações moleculares indicaram que estes defeitos afetam o processo de emissão de luz e que esse efeito se reflete na resposta do brilho a um campo magnético. O campo magnético é, portanto, uma sonda, e não um meio de prolongar a vida útil.

As empresas de ecrãs e os institutos de investigação são os primeiros a beneficiar. Quando vários protótipos partilham um material emissor de luz mas diferem na estrutura, algumas medições precoces podem identificar os desenhos com maior probabilidade de durar, para que o esforço de desenvolvimento se concentre neles. Como nem todos os protótipos precisam de funcionar durante longos períodos antes de se obterem resultados, a equipa espera que o método encurte o tempo de desenvolvimento e reduza os custos. A equipa não indica qualquer calendário para a adoção na produção.

O resultado ainda não é uma regra geral. É necessária mais validação antes de a relação se aplicar a uma gama mais vasta de OLED e, quando mudam os materiais ou a estrutura interna, os principais fatores que respondem ao campo magnético podem também mudar. Cada tipo de dispositivo precisa, por isso, de uma análise própria. Yoo afirmou que o resultado «pode ser usado para selecionar rapidamente materiais e estruturas de dispositivos com longa vida útil nas fases iniciais do desenvolvimento de OLED» e que, com validação em diversas condições, o método poderia servir como técnica de avaliação não destrutiva.