No PSI do Instituto Paul Scherrer, os pesquisadores obtiveram informações sobre um material promissor para diodos orgânicos emissores de luz (OLEDs). A substância permite altos rendimentos de luz e seria barata para produzir em larga escala – isso significa que ela é praticamente fabricada para uso em iluminação de salas de grandes áreas. Os cientistas pesquisam esses materiais há muito tempo. O entendimento recém-gerado facilitará o desenvolvimento rápido e econômico de novos aparelhos de iluminação no futuro. O estudo foi lançado na revista Nature Communications .
O composto é um sólido amarelado. Se você dissolvê-lo em um líquido ou colocar uma fina camada dele em um eletrodo e depois aplicar uma corrente elétrica , emitirá um intenso brilho verde. O motivo: as moléculas absorvem a energia fornecida a elas e gradualmente a emitem novamente na forma de luz. Esse processo é chamado de eletroluminescência. Os díodos emissores de luz baseiam-se neste princípio.
Esta substância luminescente verde é uma excelente candidata à produção de OLEDs, diodos orgânicos emissores de luz. Há cerca de três anos, os OLEDs são encontrados nas telas de smartphones, por exemplo. Enquanto isso, as primeiras telas de televisão flexíveis com esses materiais também chegaram ao mercado.
Além disso, os OLEDs tornam possível a iluminação da sala com boa relação custo-benefício, com uma grande área de superfície. Primeiro, no entanto, é necessário encontrar os materiais mais adequados para esta aplicação. Isso ocorre porque muitas substâncias apropriadas para os OLEDs contêm materiais caros, como o irídio, e isso impede sua aplicação em larga escala e em superfícies extensas. Sem esses aditivos, os materiais podem realmente emitir apenas uma pequena parte da energia fornecida a eles como luz; o resto é perdido, por exemplo, como energia vibracional.
O objetivo da pesquisa atual é encontrar materiais mais eficientes para displays mais baratos e ecológicos e iluminação para áreas grandes. Aqui, metais baratos e prontamente disponíveis, como o cobre, prometem progresso.
Sob Pesquisa
Os pesquisadores fizeram agora um exame mais preciso do composto contendo cobre CuPCP. Existem quatro átomos de cobre no meio de cada molécula, cercados por átomos de carbono e fósforo. O cobre é um metal relativamente barato e o próprio composto pode ser facilmente produzido em grandes quantidades – condições prévias ideais para uso em grandes superfícies extensas.
“Queríamos entender como é o estado excitado do composto”, diz Grigory Smolentsev, físico do grupo de pesquisa em espectroscopia. Ou seja: como a substância muda quando absorve energia? Por exemplo, a estrutura da molécula muda? Como a carga é distribuída pelos átomos individuais após a excitação? “Isso revela quão altas são as perdas de energia que não serão liberadas como a luz”, acrescentou Smolentsev, “e mostra como podemos minimizar essas perdas”.
Usando duas grandes instalações de pesquisa na PSI – a Swiss Light Source SLS e o laser de elétrons livres de raios X SwissFEL -, bem como o Centro Europeu de Radiação Síncrotron em Grenoble, França, Smolentsev e seus colaboradores examinaram mais de perto os estados excitados do composto de cobre.
As medições confirmaram que a substância é uma boa candidata aos OLEDs devido à sua estrutura química. As propriedades químicas quânticas do composto permitem obter um alto rendimento de luz. Uma razão para isso é que a molécula é relativamente rígida e sua estrutura 3-D muda apenas um pouco quando excitada. Agora, os pesquisadores podem começar a otimizar ainda mais essa substância para uso em OLEDs.
Ferramentas para o futuro
Além disso, as medições nas três grandes instalações de pesquisa da PSI e em Grenoble foram significativas não apenas para a investigação desse composto contendo cobre. Havia mais em jogo: os dados experimentais obtidos também são úteis para melhorar os cálculos teóricos das moléculas em geral. “Portanto, no futuro, será possível prever melhor quais compostos são mais adequados para OLEDs e quais menos”, diz Grigory Smolentsev. “Os dados de medição ajudarão os químicos a entender qual parte da molécula impede a alta eficiência. E, claro: como o composto pode ser melhorado para aumentar sua luz resultado.”
Créditos: Phys.org