Nuevos avances en el desarrollo de dispositivos ecológicos a partir células electroquímicas emisoras de luz (LECs)

La electroluminiscencia es el fenómeno en el cual un material emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Desde las pantallas en las que estás leyendo este artículo hasta los láseres utilizados en investigaciones científicas de vanguardia, todos son ejemplos de la electroluminiscencia de diferentes materiales. Debido a su ubicuidad y necesidad en la era moderna, es natural que se destinen importantes recursos a la investigación y desarrollo para mejorar esta tecnología.

«Un ejemplo de una tecnología emergente es el ‘light-emitting electrochemical cells’ o LECs», explica el profesor asociado Ken Albrecht del Instituto de Química de Materiales y Ingeniería de la Universidad de Kyushu, uno de los líderes del estudio. «Han captado la atención debido a su ventaja en costos sobre los diodos orgánicos emisores de luz, o OLEDs. Otra razón de la popularidad de los LECs es su estructura simplificada».

Los dispositivos OLED generalmente requieren la cuidadosa deposición de múltiples capas de películas orgánicas, lo que dificulta y encarece su fabricación. Por otro lado, los LECs se pueden fabricar con una sola capa de película orgánica mezclada con materiales emisores de luz y un electrolito. Además, el electrodo que conecta todo puede estar hecho de materiales económicos, a diferencia de los metales raros o pesados utilizados en los OLEDs. Además, los LECs tienen un voltaje de operación más bajo, lo que significa que consumen menos energía.

«Nuestros equipos de investigación han estado explorando nuevos materiales orgánicos que se puedan utilizar en LECs. Uno de los candidatos son los dendrímeros», explica el profesor Rubén D. Costa de la Universidad Técnica de Múnich, quien lideró el equipo de investigación en Alemania. «Estas son moléculas poliméricas ramificadas simétricas cuya estructura única ha llevado a su utilidad en campos que van desde la medicina hasta los sensores, y ahora en óptica».

Basándose en su trabajo previo en el desarrollo de dendrímeros, el equipo de investigación comenzó a modificar sus materiales para los LECs.

«Inicialmente, el dendrímero que desarrollamos tenía grupos moleculares hidrófobos, es decir, repelentes al agua. Al reemplazar esto con grupos hidrófilos, es decir, afines al agua, descubrimos que la vida útil del dispositivo LEC podría extenderse a más de 1000 horas, más de 10 veces la duración original», explica Albrecht. «Lo que es aún mejor es que, gracias a nuestra colaboración con el equipo del Dr. Costa, el dispositivo es muy respetuoso con el medio ambiente».

Durante años, el equipo de Costa en Alemania ha estado trabajando en el desarrollo de materiales más baratos y respetuosos con el medio ambiente en dispositivos emisores de luz. Uno de los materiales con los que han experimentado es el acetato de celulosa, un compuesto orgánico común utilizado en todo, desde fibras de ropa hasta monturas de gafas.

«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 se puede utilizar como electrodo. Este es un paso vital hacia la creación de dispositivos emisores de luz flexibles utilizando materiales respetuosos con el medio ambiente».

El equipo explica que, aunque su trabajo es prometedor, se necesita más investigación antes de que los dispositivos puedan llegar al mercado.

«El dispositivo que hemos creado solo ilumina en amarillo, por lo que debemos desarrollarlo para que pueda iluminar en los tres colores primarios: azul, verde y rojo. La eficiencia de la luminiscencia, es decir, la intensidad de la luz, también necesita mejoras», concluye Albrecht. «Sin embargo, gracias a nuestra colaboración internacional, el futuro parece brillante».

Con estos avances en las células electroquímicas emisoras de luz, se abren nuevas posibilidades en la iluminación ecológica. Los LECs podrían ofrecer una alternativa más económica y sencilla a los OLEDs, y al utilizar materiales respetuosos con el medio ambiente, representan una opción más sostenible. Aunque el desarrollo aún está en curso y se necesitan mejoras adicionales, este avance promete un futuro más brillante en el campo de la iluminación.

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