Los píxeles OLED minúsculos se pueden fabricar igual que los microchips
Esto permite la fabricación de píxeles OLED minúsculos y de colores para pantallas, así como de fuentes de luz de gran precisión para la investigación y la tecnología médica.
Anuncios
Las pantallas son cada vez más pequeñas y ofrecen una mayor nitidez. Esto se aprecia, por ejemplo, en las gafas de realidad aumentada o en los visores electrónicos de las cámaras, algunos de los cuales tienen una diagonal de pantalla inferior a un centímetro.
Sin embargo, cuanto más pequeños son los píxeles de la pantalla, más difícil resulta su fabricación. Los diodos orgánicos emisores de luz (OLED) resultan muy prometedores para píxeles especialmente pequeños. A diferencia de los diodos emisores de luz convencionales, no están fabricados con cristales, sino con compuestos a base de carbono. Mientras que los diodos emisores de luz convencionales pierden intensidad cuanto más pequeños son los cristales, los materiales emisores de luz orgánicos permiten producir píxeles diminutos pero luminosos.
Hasta ahora, los materiales orgánicos emisores de luz no eran aptos para los métodos de fabricación de alta precisión utilizados en la industria de los semiconductores. La fotolitografía empleada en esta industria implica el uso de disolventes y otros productos químicos que atacan químicamente y degradan las moléculas orgánicas.
Fotoresinas para litografía
Investigadores de la ETH de Zúrich han logrado ahora fabricar moléculas luminiscentes orgánicas aptas para la fotolitografía: han producido polímeros luminiscentes de diversos colores que actúan como fotorresinas y, al mismo tiempo, resisten condiciones químicas adversas. Los polímeros pueden aplicarse a un chip semiconductor. Las propiedades de los fotorresistentes se reticulan al exponerse a la luz ultravioleta, lo que permite crear estructuras geométricas a escala fina.
«Hemos desarrollado una nueva clase de moléculas de cadena larga que pueden transformarse en píxeles OLED mediante exposición directa a la luz», afirma Yinyin Bao, quien llevó a cabo la investigación en la ETH de Zúrich y ahora es profesor en la Universidad de Helsinki. Dirigió la investigación junto con el profesor de la ETH Chih-Jen Shih. Ambos han publicado ahora sus hallazgos en la revista página externa *Nature*.
Capa protectora, núcleo luminiscente
Para proteger las sensibles moléculas luminiscentes de los productos químicos agresivos, los investigadores desarrollaron un complejo molecular basado en el principio «núcleo-capa»: en su centro se encuentra la molécula emisora de color. A su alrededor hay brazos dispuestos en forma de estrella, cuyos extremos externos reaccionan a la luz ultravioleta. Al exponerse a la luz, se reticulan con los brazos de otras «estrellas». Esto hace que el material sea insoluble en esa zona, una propiedad que se aprovecha en la fotolitografía.
La parte interior de los brazos también cumple una función importante: mantiene los extremos reactivos alejados de la molécula luminiscente, protegiéndola así. Un coautor del estudio, de la Universidad RMIT de Melbourne, investigó más a fondo este efecto protector mediante simulaciones por ordenador.
«Separamos espacialmente las dos funciones», explica el profesor Shih, de la ETH. «La molécula emisora de luz queda protegida en el interior, mientras que los grupos reactivos de reticulación se encuentran en el exterior. Esto permite que el fotorresistente reaccione durante la litografía sin causar daños significativos al núcleo emisor de luz».
La imagen fluorescente multicolor de mayor resolución hasta la fecha
Los investigadores demostraron con qué precisión se pueden modelar materiales luminiscentes de diferentes colores utilizando este método mediante una imagen de prueba de alta resolución: produjeron una imagen de un loro guacamayo que medía 300 por 430 micrómetros y constaba de 250 por 350 píxeles. Se trata de una imagen estática compuesta por colores fluorescentes; en otras palabras, aún no es una pantalla. En esta imagen, los píxeles no se iluminan eléctricamente, sino que son excitados por luz externa, lo que hace que emitan fluorescencia. Se trata de la imagen multicolor de mayor resolución compuesta por colores fluorescentes hasta la fecha que se ha producido mediante fotolitografía.
Los investigadores demostraron que el método también puede utilizarse para producir diodos emisores de luz alimentados eléctricamente utilizando otra imagen de prueba: un logotipo luminoso de la ETH que mide 1 por 2,4 milímetros. Esto se desarrolló en colaboración con el grupo dirigido por Hua Wang, profesor de electrónica en la ETH de Zúrich.
A continuación, los investigadores pretenden reducir aún más el tamaño de los píxeles de los diodos emisores de luz. Para fabricar finalmente una pantalla funcional, aún se necesita una electrónica que permita controlar los píxeles individuales de forma independiente entre sí.
Shih ve posibles aplicaciones no solo en pantallas pequeñas, sino también en minúsculas fuentes de luz para la tecnología médica y en dispositivos para la investigación biológica y neurocientífica. «Podemos utilizar esto para generar luz a pequeña escala y con gran precisión exactamente donde se necesita», afirma Shih. Los OLED minúsculos podrían utilizarse, por ejemplo, en equipos de investigación para examinar células biológicas individuales de forma selectiva o para estimular con luz las células nerviosas en una placa de Petri. Mediante este nuevo enfoque se podrían producir fuentes de luz muy pequeñas y controlables con precisión directamente sobre microchips, lo que también resultaría útil en microscopía y sensores.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
