Diodo organiko argi-igorlea (OLED): aurrekariak, bilakaera eta gaur egungo egoera
Gizartearen eskaera energetikoa gero eta handiagoa da, eguneroko bizitza zein garapen teknologikoaren beharrak asebetetzeko. Honen adibide adierazgarria argiztapena da. Nazioarteko Energia Erakundearen arabera, mundu osoan ekoizten den elektrizitatearen % 15 argiztapen-kontsumora bideratuta dago. Jarduera honen ondorioz, atmosferara isurtzen diren berotegi efektuko gasek mundu mailako isurien % 5 osatzen dute (Nazio Batuen Erakundearen arabera). Are gehiago, biztanleriaren hazkunde esponentziala dela eta, Klima Aldaketari buruzko Nazio Batuen Hitzarmenak etorkizunean argiztapenerako energia-eskaera nabarmen igoko dela (% 60-ko hazkundea 2030-erako) iragarri du.
Egoera honi aurre egiteko, kontsumo energetiko arduratsua sustatzeaz gain, teknologia berrien garapen jasangarria nahitaezkoa da argiztapen eraginkorragoa sustatzeko. Ildo honetatik abiatuz, egoera solidoko argiteria alternatiba aproposa izan daiteke ohiko lanparen (deskarga-, goritasun-, eta fluoreszentzia-lanparak) eraginkortasuna eta iraunkortasuna hobetzeko. Egoera solidoko lanparetan, erdieroale organikoak edo ez-organikoak erabiltzen dira energia elektrikoa zuzenean argi ikusgai bihurtzeko. Honetarako, argiztapen gailu solido erabilienak diodo argi-igorleak (Light Emitting Diode, LED) dira. LEDek energia modu eraginkorrean eraldatzen dutenez, elektrizitatearen gastua erdira murriztuko litzateke, eta aldi berean karbono dioxidoaren isuria ere. Hauen artean, OLEDek (Organic Light Emitting Diodes) arreta berezia jaso dute azken urteotan, merkeagoak eta ekologikoagoak direlako erdieroale ez-organikoekin (LEDak) aldaratuz. Gainera, kimika organiko sintetikoaren aurrerapenei esker, erdieroale organikoaren propietateak erraz molda daitezke.
Lehen OLEDa orain dela berrogei urte garatu zen, eta harrezkero gailuaren diseinua eta material aktiboaren hautaketa optimizatu dira arlo industrialean eta komertzialean aplikatu ahal izateko. Lehen aurkikuntza aipagarria 1987an eman zen, Eastman Kodak enpresak elektrolumineszentzia fenomenoan oinarritutako lehen OLEDa aurkeztu zuenean. Geroztik, 2002an Philips enpresak fosforeszentzian oinarritutako lehen OLED komertziala merkaturatu zuen. Gertaera honek OLED teknologian oinarritutako telebistak (Sony) eta mugikorrak (Nokia eta Samsung) bultzatu zituen. Gaur egun, merkatuan salgai aurki daitekeen OLED argiteria (Cynora eta Kyulux) termikoki aktibatutako fluoreszentzia atzeratua (Thermally Activated Delayed Fluorescence, TADF) delako fenomenoan oinarritzen da, honen eraginkortasun energetikoa handiagoa delako.
Hala ere, material elektroaktiboaren funtzionamendua optimizatu nahian, ikertzaileek funtsezko prozesu fotofisiko berrien bila dihardute. Gainditu beharreko erronka nagusien artean: kolo-purutasuna (batez ere gorriak (G), berdea (B) eta urdina (U), GBU kolore-eredua), elektroluminiszentzia-seinalearen distira eta iraunkortasuna hobetzea, besteak beste. Eta guzti hori material merkeagoak eta ez hain kutsatzaileak erabiliz, garapen jasangarriagoa bermatzeko asmoz.
Honen harira, OLEDen azken belaunaldiaren argi-igorpen-mekanismoa hiperfluoreszentzia (HF) eta TADF delako fenomenoetan oinarritzen da. Azken prozesu honetan oinarritutako OLEDak energia-konbertsioaren eraginkortasun nahiko ona dute, izan ere, elektrizitatearen bidez sortutako exzitoiak, bai singlete zein triplete egoeran, eraginkortasunez igortzen dira fotoi bezala (fluoreszentziaren bidez). Hala ere, OLEDen erdibizitza-denbora ez da behar besteko luzea, eta kolore-purutasuna ere hobetu daiteke.
Erronka hauek gainditzeko asmoz, hiperfluoreszentzia-fenomenoa aukera aproposa izan daiteke etorkizuneko OLEDak garatzeko. HF lortzeko, TADF igorleak (emaile sentikortzailea) eta fluoroforo arruntak (hartzaile igorlea) konbinatzen dira material elektroluminiszentea osatzeko. TADF sentikortzaileak elektrikoki kitzikatu ostean, sortutako exzitoiak igorle fluoreszenteari transferitzen dizkio energi-trukearen bidez (Förster Resonance Energy Transfer, FRET, mekanismoa), azkenak argia igortzen duelarik. Horrela, exzitoi guztiak fotoi bilakatzen dira, energia-konbertsioaren eraginkortasuna handituz, eta materialaren egonkortasuna areagotuz, izan ere, molekula igorlea ez da zuzenki kitzikatzen. Kontuan hartu behar da, exzitoiak sortzeko beharrezkoa den tentsio-elektrikoa oso ahaltsua dela, eta materiala honda dezake. Dena den, HFren abantaila nagusia GBU kolore-purutasunaren hobekuntzan datza. Izan ere, HFren banda espektralak igorpen fluoreszente arruntenak baino estuagoak dira, eta ezaugarri honek kolore puruagoak lortzea ahalbidetzen du. Kyulux enpresa esaterako 2019tik ari da hiperfluoreszentzian oinarritutako OLEDen teknologiaren alde lan egiten, etorkizuneko egoera solidoko argi-iturri, gailu-pantaila, zein argiztapenerako teknologia garatzen.
Artikuluaren fitxa:
- Aldizkaria: Ekaia
- Zenbakia: 48
- Artikuluaren izena: Diodo organiko argi-igorlea: aurrekariak, bilakaera eta gaur egungo egoera.
- Laburpena: Diodo argi-igorleak (ingelesez Light Emitting Diodes, LED) duela berrogei urte ezagutu ziren. Berehala piztu zuten arreta industriarako balizko propietateak edukitzeagatik. Haien erabilera ugaria da eguneroko bizitzan eta eremu teknologikoan; esaterako, gailu-pantailetan edo, oro har, argiztapenean. Ohiko lanparekin alderatuz, energia gutxiago kontsumitzen dute, eraginkorragoak dira eta iraunkortasun handiagoa dute. Ezaugarri horiek oso aproposak dira aurrerapen teknologiko jasangarria bermatzeko. Energiaren aurrezpenak, esaterako, berotegi-efektuko gasen emisioak murriztea dakar. Bestalde, hirietan, kale-argiteria LEDean oinarritutako lanparez ordezkatzen ari dira, eta gero eta pantaila gehiagok LED bitartez funtzionatzen dute. LED organikoek (OLED) berebiziko interesa bereganatu dute, merkeak direlako eta dituzten ezaugarriak erraz moldatu daitezkeelako molekula-egituraren diseinua dela medio. Argi-iturri hauek elektrolumineszentzia delako fenomenoan oinarritzen dira. Horretarako, elektroiak eta hutsuneak elektrodo ezberdinetan zehar garraiatzen dira geruza aktiboraino, eta hor konbinatzen dira koloredun argia igorri ahal izateko. Argitalpen honek OLEDen bilakaera berrikusten du, hasierako gailu aitzindarietatik gaur egungo teknologia aurreratuetaraino. Arreta berezia eman zaio material elektroaktiboen argi-igorpenaren mekanismoari (fluoreszentzia, fosforeszentzia, fluoreszentzia atzeratua eta hiperfluoreszentzia), bai eta belaunaldi ezberdinetako OLEDen indargune eta ahulezien azterketari. Amaitzeko, OLEDen etorkizuneko erronkak gainditzeko estrategia berritzaileak aztertu dira.
- Egileak: Leire Gartzia-Rivero, Natalia Casado, Edurne Avellanal-Zaballa, Rebeca Sola-Llano, Eduardo Duque-Redondo, Ainhoa Oliden-Sánchez eta Jorge Bañuelos Prieto.
- Argitaletxea: EHUko argitalpen zerbitzua
- ISSN: 0214-9001
- eISSN: 2444-3255
- Orrialdeak: 211-227
- DOI: 10.1387/ekaia.26354
Egileez:
Leire Gartzia-Rivero, Natalia Casado, Edurne Avellanal-Zaballa, Rebeca Sola-Llano, Eduardo Duque-Redondo, Ainhoa Oliden-Sánchez eta Jorge Bañuelos Prieto EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultateko Kimika Fisikoa Saileko ikertzaileak dira.
Ekaia aldizkariarekin lankidetzan egindako atala.
