Sorprendentes materiales orgánicos están facilitando el
desarrollo de dispositivos innovadores, de bajo coste y compactos. Fascinantes
proyectos están lanzando al mercado nuevos materiales a partir del desarrollo
de técnicas impensables hasta ahora. No obstante, en el futuro quedan aún
muchos desafíos por superar.
Hasta ahora se creía que los dispositivos orgánicos eran
menos eficientes y estables que sus equivalentes inorgánicos. Pero en los
últimos años los dispositivos fotónicos han hecho grandes avances y pueden ya
incluso superar a los dispositivos convencionales. Las nuevas aproximaciones
incluyen estructuras híbridas, técnicas para doblar la frecuencia, bombeo
eléctrico indirecto y la incorporación de materiales extraños y exóticos.
Quizás uno de los materiales más extraños es el uso del ADN
de pescados para fabricar LEDs. Si, lo hemos escrito bien, la Universidad de
Cincinnati ha desarrollado LEDs bio-orgánicos a partir del ADN del salmón para
mejorar los dispositivos OLED convencionales. En las estructuras OLED, se
introduce una capa de bloqueo-hueco para realzar la interacción del
hueco-electrón en la capa de emisión. La estructura Steckl´s BIOLED usa un film
delgado del ADN del salmón como capa del bloqueo del electrón al otro lado de
la capa de emisión.
Esto, junto con la capa de bloqueo del hueco, realza más la
recombinación radiactiva y resulta una eficiencia más alta. Además de ser una
capa de bloqueo de electrones excelentes, la estructura electrónica de capas de
ADN permite transporte de huecos sin impedimento en la capa emisora.
El DNA utilizado no es un ADN sintético, sino un subproducto
natural de la pesca del salmón. Es un material abundante y muy barato con
muchas propiedades eléctricas y
fotónicas.
El ADN se extrae primero del esperma de los residuos de
salmón y se congela seco. En esta etapa, las hebras de ADN tienen un peso
molecular muy grande. Para incrementar la conductividad, estas largas cadenas
se descomponen disolviendo el ADN en agua. El material de ADN soluble en agua
es luego tratado con una surfactante para hacer lo soluble en solventes
orgánicos y por lo tanto conveniente para recubrimiento por rotación o
spin-coating.
Después de reducir el peso molecular, el peso molecular es
todavía relativamente grande y el ADN se comporta de forma similar a otros
materiales orgánicos que pueden ser incorporados en OLEDs. El comportamiento de
estos materiales es sorprendente, y los BIOLEDs son más brillantes y tienen más
eficiencia que los OLEDs sin la capa de ADN.
La apariencia de los BIOLEDs es multicolor, y ello es
resultado de diferentes fluoróforos incorporados al ADN – una técnica de
etiquetado establecida en bioquímica.
También están disponibles disposiciones de BIOLEDs
multicolores, que son el resultado de diferentes fluorophores incorporados en
el ADN – una técnica de etiquetado establecida en bioquímica. El objetivo a
largo plazo es fabricar OLED completos a partir de biopolímeros naturales, en
otras palabras usando solamente materiales renovables y biodegradables.
Investigadores del IBM Research en Zurich, trabajan usando
materiales convencionales (silicio), combinado con un polímero y una cavidad
Fabry-Perot planar integrada para hacer láser híbrido ultra-compacto que emite
en el rango de la longitud de onda visible. Los espejos altamente reflexivos
son dos enrejados de silicio con sub-longitud de onda y ganancia óptica
alcanzada ópticamente bombeando un polímero conjugado, que cubre estas
estructuras.
Esta aproximación lleva a la fotónica orgánica más cerca del
nivel de chip. Esto quiere decir que podemos disminuir el tamaño del
resonador haciendo el área del
dispositivo total de un orden de magnitud más pequeña que para láseres usando
espejos de banda prohibida fotónica.
El elemento clave son los high-contrast grating (HCG)
mirrors hechos de material dieléctrico que depende de la interacción entre
difracción y una ingeniería de fase/intensidad de la onda transmitida. Las
rejillas son simplemente una línea de varillas de silicio que forman una
rejilla de fase de sublongitud de onda en la que solamente se permite un orden
de difracción cero y la onda transmitida se cancela. Una onda plana radia en la
rejilla y la luz es transmitida en parte a través de las varillas. Debido al
índice refractivo más alto de las varillas de silicio, la luz que se desplaza a
su través adquiere un cambio de fase de 180 º en el extremo de las barras
comparado con la luz que se desplaza a través de los vacios. Esto lleva a una
interferencia destructiva de la luz transmitida tal que la mayor parte de la
luz se refleja hacia atrás.
Hay un alto contraste entre el índice refractivo del
polímero y el índice refractivo del silicio, así que se crea una estructura de
banda ancha.
Esto también significa que la emisión puede ser modulada muy
rápidamente. Esto es ideal para aplicaciones tales como comunicación de datos
ópticos.
Bibliografía
- Fantastic
plastic. Electro optics. Issue 221 March 2012
Palabras clave:
Electron blocking layer
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