En una investigación que podría conducir a una nueva era en iluminación, investigadores de Japón y Alemania han desarrollado celdas electroquímicas emisoras de luz ecológicas utilizando nuevas moléculas llamadas dendrímeros combinadas con electrolitos derivados de biomasa y electrodos a base de grafeno. Sus hallazgos fueron publicados en la revista Advanced Functional Materials.

La electroluminiscencia es el fenómeno en el que un material emite luz en respuesta al paso de una corriente eléctrica. Todo, desde la pantalla que usas para leer esta oración hasta los láseres que se usan en investigaciones científicas de vanguardia, son el resultado de la electroluminiscencia de diferentes materiales. Debido a su ubicuidad y necesidad en la era moderna, es natural que se dediquen grandes recursos a la investigación y el desarrollo para mejorar esta tecnología.

« Un ejemplo de una tecnología emergente son las ‘células electroquímicas emisoras de luz’ o LEC », explica el profesor asociado Ken Albrecht del Instituto de Química e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Kyushu y uno de los líderes del estudio. « Han estado atrayendo la atención debido a su ventaja de costo sobre los diodos emisores de luz orgánicos u OLED. Otra razón de la popularidad de los LEC es su estructura simplificada ».

Los dispositivos OLED generalmente requieren la estratificación cuidadosa de múltiples películas orgánicas, lo que hace que su fabricación sea complicada y costosa. Los LEC, por otro lado, se pueden fabricar con una sola capa de película orgánica mezclada con materiales emisores de luz y un electrolito. El electrodo que lo conecta todo puede incluso fabricarse con materiales económicos, a diferencia de los metales raros o pesados ​​que se usan en los OLED. Además, los LEC tienen un voltaje de conducción más bajo, lo que significa que consumen menos energía.

« Nuestros equipos de investigación han estado explorando nuevos materiales orgánicos que pueden usarse en LEC. Uno de esos candidatos son los dendrímeros », explica el Prof. Rubén D. Costa de la Universidad Técnica de Munich, quien dirigió el equipo de investigación en Alemania. « Estas son moléculas poliméricas simétricas ramificadas cuya estructura única ha llevado a su utilidad en todo, desde la medicina hasta los sensores, y ahora en la óptica ».

Sobre la base de su trabajo anterior en el desarrollo de dendrímeros, el equipo de investigación comenzó a modificar sus materiales para LEC.

« El dendrímero que desarrollamos inicialmente tenía grupos moleculares hidrofóbicos o repelentes al agua. Al reemplazarlos con grupos hidrofílicos o similares al agua, descubrimos que la vida útil del dispositivo LEC podría extenderse a más de 1000 horas, más de 10 veces desde el original », explica Albrecht. « Lo que lo hace aún mejor es que, gracias a nuestra colaboración con el equipo del Dr. Costa, el dispositivo es muy ecológico ».

Durante años, el equipo de Costa en Alemania había estado trabajando en el desarrollo de materiales más baratos y más respetuosos con el medio ambiente en dispositivos emisores de luz. Un material con el que han estado experimentando es el acetato de celulosa, un compuesto orgánico común que se usa en todo, desde las fibras de la ropa hasta las monturas de los anteojos.

« Utilizamos acetato de celulosa derivado de biomasa como electrolito en nuestro nuevo dispositivo LEC y confirmamos que tiene la misma vida útil prolongada », continúa Costa. « Además, también descubrimos que el grafeno también se puede usar como electrodo. Este es un paso vital para fabricar dispositivos emisores de luz flexibles que utilicen materiales ecológicos ».

El equipo explica que, si bien su trabajo es prometedor, se necesita más investigación antes de que los dispositivos puedan comercializarse.

« El dispositivo que fabricamos aquí solo se ilumina en amarillo, por lo que debemos desarrollarlo para que se ilumine en los tres colores de luz primarios: azul, verde y rojo. La eficiencia de la luminiscencia, qué tan brillante es la luz, también necesita trabajo », concluye Albrecht. « Aunque gracias a nuestra colaboración internacional, el futuro parece brillante ».