Celda electroquímica emisora ​​de luz

Una celda electroquímica emisora ​​de luz ( LEC o LEEC ) es un dispositivo de estado sólido que genera luz a partir de una corriente eléctrica ( electroluminiscencia ). Las LEC suelen estar compuestas por dos electrodos metálicos conectados (por ejemplo, intercalados) por un semiconductor orgánico que contiene iones móviles. Aparte de los iones móviles, su estructura es muy similar a la de un diodo orgánico emisor de luz (OLED).

Los LEC tienen la mayoría de las ventajas de los OLED, además de otras adicionales:

• El dispositivo depende menos de la diferencia en la función de trabajo de los electrodos. Por lo tanto, los electrodos pueden estar hechos del mismo material (por ejemplo, oro). De manera similar, el dispositivo puede seguir funcionando a voltajes bajos. ^{[1] [2]}
• Recientemente se han utilizado materiales desarrollados como grafeno ^[3] o una mezcla de nanotubos de carbono y polímeros ^{[4] como electrodos, eliminando la necesidad de utilizar} óxido de indio y estaño para un electrodo transparente.
• El espesor de la capa electroluminiscente activa no es crítico para el funcionamiento del dispositivo. Esto significa que:
• Los LEC se pueden imprimir ^[5] con procesos de impresión relativamente económicos (donde el control sobre el espesor de la película puede ser difícil).
• En una configuración de dispositivo planar, el funcionamiento interno del dispositivo se puede observar directamente. ^[6]

Hay dos tipos distintos de LEC: aquellos basados ​​en complejos de metales de transición inorgánicos (iTMC) o polímeros emisores de luz. Los dispositivos iTMC suelen ser más eficientes que sus contrapartes basadas en LEP debido a que el mecanismo de emisión es fosforescente en lugar de fluorescente. ^[7]

Si bien la electroluminiscencia se había observado previamente en dispositivos similares, la invención del polímero LEC se atribuye a Pei et al. ^[8] Desde entonces, numerosos grupos de investigación y algunas empresas han trabajado para mejorar y comercializar los dispositivos.

En 2012 se informó sobre el primer LEC intrínsecamente estirable que utiliza un material emisor elastomérico (a temperatura ambiente). La dispersión de un complejo de metal de transición iónico en una matriz elastomérica permite la fabricación de dispositivos emisores de luz intrínsecamente estirables que poseen grandes áreas de emisión (~175 mm2) y toleran deformaciones lineales de hasta el 27% y ciclos repetitivos de deformación del 15%. Este trabajo demuestra la idoneidad de este enfoque para nuevas aplicaciones en iluminación conformable que requieren una emisión de luz uniforme y difusa en grandes áreas. ^[9]

En 2012 se informó sobre la fabricación de celdas electroquímicas (LEC) orgánicas emisoras de luz mediante un proceso compatible de rollo a rollo en condiciones ambientales. ^[10]

En 2017, un nuevo enfoque de diseño desarrollado por un equipo de investigadores suecos prometió ofrecer una eficiencia sustancialmente mayor: 99,2 cd A ⁻¹ con una luminancia brillante de 1910 cd m ⁻² . ^[11]

Véase también

• Celda electroquímica
• Electroquimioluminiscencia
• Diodo emisor de luz
• Diodo orgánico emisor de luz
• Fotoelectrólisis

Referencias

1. Gao, J.; Dane, J. (2003). "Celdas electroquímicas emisoras de luz de polímeros planares con espaciamiento entre electrodos extremadamente grande". Applied Physics Letters . 83 (15): 3027. Bibcode :2003ApPhL..83.3027G. doi :10.1063/1.1618948.
2. Shin, J.-H.; Dzwilewski, A.; Iwasiewicz, A.; Xiao, S.; Fransson, Å.; Ankah, GN; Edman, L. (2006). "Emisión de luz a 5 V desde un dispositivo de polímero con un espacio entre electrodos de tamaño milimétrico". Applied Physics Letters . 89 (1): 013509. Código Bibliográfico :2006ApPhL..89a3509S. doi :10.1063/1.2219122.
3. Matyba, P.; Yamaguchi, H.; Eda, G.; Chhowalla, M.; Edman, L.; Robinson, ND (2010). "Grafeno e iones móviles: la clave para dispositivos emisores de luz procesados ​​en solución y totalmente plásticos". ACS Nano . 4 (2): 637–42. CiteSeerX 10.1.1.474.2436 . doi :10.1021/nn9018569. PMID  20131906. 
4. Yu, Z.; Hu, L.; Liu, Z.; Sun, M.; Wang, M.; Grüner, G.; Pei, Q. (2009). "Dispositivos emisores de luz de polímero totalmente flexibles con nanotubos de carbono como cátodo y ánodo". Applied Physics Letters . 95 (20): 203304. Bibcode :2009ApPhL..95t3304Y. doi :10.1063/1.3266869.
5. Mauthner, G.; Landfester, K .; Kock, A.; Bruckl, H.; Kast, M.; Stepper, C.; List, EJW (2008). "Dispositivos emisores de luz de celdas de superficie impresas por inyección de tinta a partir de una dispersión de polímero a base de agua". Electrónica orgánica . 9 (2): 164–70. doi :10.1016/j.orgel.2007.10.007.
6. Gao, J.; Dane, J. (2004). "Visualización del dopaje electroquímico y la formación de uniones emisoras de luz en películas de polímeros conjugados". Applied Physics Letters . 84 (15): 2778. Bibcode :2004ApPhL..84.2778G. doi : 10.1063/1.1702126 .
7. Tang, Shi; Edman, Ludvig (13 de junio de 2016). "Celdas electroquímicas emisoras de luz: una revisión de los avances recientes". Temas de química actual . 374 (4): 40. doi :10.1007/s41061-016-0040-4. ISSN  2365-0869. PMID  27573392. S2CID  5205115.
8. Pei, QB; Yu, G.; Zhang, C.; Yang, Y.; Heeger, AJ (1995). "Células electroquímicas emisoras de luz de polímero". Science . 269 (5227): 1086–8. Bibcode :1995Sci...269.1086P. doi :10.1126/science.269.5227.1086. PMID  17755530. S2CID  36807816.
9. Filiatrault, HL; Porteous, GC; Carmichael, RS; Davidson, GJE; Carmichael, TB (2012). "Celdas electroquímicas emisoras de luz estirables que utilizan un material emisor elastomérico". Materiales avanzados . 24 (20): 2673–8. Bibcode :2012AdM....24.2673F. doi :10.1002/adma.201200448. PMID  22451224. S2CID  13047158.
10. Sandström, A.; Dam, HF; Krebs, FC; Edman, L. (2012). "Fabricación ambiental de dispositivos emisores de luz orgánicos flexibles y de gran superficie mediante revestimiento de matriz ranurada". Nature Communications . 3 : 1002. Bibcode :2012NatCo...3.1002S. doi :10.1038/ncomms2002. PMC 3432459 . PMID  22893126. 
11. Tang, S.; Sandström, A.; Lundberg P.; Lanz, T.; Larsen, C.; van Reenen, S.; Kemerink, M.; Edman, L. (30 de octubre de 2017). "Reglas de diseño para celdas electroquímicas emisoras de luz que ofrecen luminancia brillante con una eficiencia cuántica externa del 27,5 por ciento". Nature Communications . 8 (1190 (2017)): 1190. Bibcode :2017NatCo...8.1190T. doi :10.1038/s41467-017-01339-0. PMC 5662711 . PMID  29085078.