Un aditivo plástico habitual hace que las pantallas OLED extensibles sean más brillantes y elásticas
Un estudio revela que un plastificante de uso cotidiano puede mejorar la eficiencia y la elasticidad de las películas poliméricas emisoras de luz
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La misma clase de aditivo químico que hace que el film transparente sea flexible y que los suelos de vinilo sean blandos podría ser la clave para dar paso a la próxima generación de pantallas portátiles. Investigadores de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago (UChicago PME) han descubierto que mezclar un plastificante común con películas de polímeros emisores de luz hace que estas sean más brillantes y elásticas.
El trabajo, dirigido por un estudiante de grado de la UChicago PME de la promoción de 2025, ofrece una solución sorprendentemente sencilla a uno de los principales retos de la tecnología OLED elástica: conseguir que los materiales emisores de luz sean flexibles sin reducir su eficiencia en la emisión de luz.
«En el pasado, habíamos intentado idear todo tipo de estructuras químicas nuevas y complicadas para los emisores elásticos», explicó Sihong Wang, profesor asociado de ingeniería molecular en la UChicago PME y autor principal del nuevo estudio publicado en *Nature Communications*. «Pero este método es realmente sencillo; solo hay que mezclar dos cosas, y una de ellas es un aditivo disponible en el mercado que la gente lleva décadas utilizando para ablandar los plásticos de uso cotidiano».
Separar las cadenas de polímeros
Los ingenieros llevan mucho tiempo intentando crear diodos orgánicos emisores de luz (OLED) elásticos, especialmente útiles en la electrónica vestible, los robots humanoides y las pantallas 3D en general. Para Wang, los OLED elásticos forman parte de una visión más amplia: un conjunto de dispositivos electrónicos compatibles con el cuerpo que puedan detectar, procesar y comunicarse directamente sobre el cuerpo o en su interior. Su laboratorio ha desarrollado parches informáticos elásticos y biosensores con ese objetivo, y las pantallas elásticas, brillantes y eficientes son un componente fundamental. Sin embargo, lograr el equilibrio entre el brillo y la suavidad similar a la de la piel en estos materiales ha supuesto un reto.
El laboratorio de Wang ya había trabajado anteriormente en el desarrollo de polímeros TADF (fluorescencia retardada activada térmicamente) extensibles, que son mucho más eficientes que los emisores convencionales. Sin embargo, cuando estos polímeros se agrupan muy juntos en una película, las unidades vecinas pueden interferir entre sí. Sus energías se anulan antes de que se emita luz alguna, un fenómeno conocido como «extinción por concentración».
Wang y sus colegas sospechaban que introducir pequeños espacios físicos entre los polímeros podría resolver este problema de extinción. Al mismo tiempo, ese espacio físico creado entre las cadenas de polímeros emisores de luz podría facilitar que se deslizaran unas junto a otras con mayor facilidad bajo estiramiento mecánico, del mismo modo que los plastificantes ablandan los polímeros comunes.
Para poner a prueba esta idea, el estudiante universitario Glingna Wang recurrió al ftalato de dioctilo (DOP), un plastificante ya ampliamente utilizado en plásticos de uso cotidiano como el vinilo.
«Otros grupos habían demostrado que los plastificantes pueden aportar cierta elasticidad, pero nadie había probado antes el uso de plastificantes en polímeros emisores de luz», explicó Glingna Wang.
Una solución sencilla con efectos extraordinarios
Los resultados sorprendieron al equipo de investigación. El DOP no solo hizo que las películas de TADF fueran más elásticas, sino que también aumentó su eficiencia fluorescente. La eficiencia pasó del 60 % de la película sin tratar a casi el 100 %, acercándose al máximo teórico. Al mismo tiempo, la elasticidad de la película mejoró drásticamente, pasando de una deformación inicial de fisuración de tan solo el 5 % a más del 110 %.
Lo más importante es que el efecto no se limitó a un solo polímero. Cuando el equipo añadió DOP a otros cuatro polímeros TADF con estructuras químicas diferentes, todos mostraron mejoras sustanciales tanto en eficiencia como en elasticidad. Esa amplia aplicabilidad es lo que distingue este enfoque de las estrategias convencionales, que suelen requerir una síntesis química a medida para cada nuevo material.
«Hemos descubierto un método físico con un amplio potencial de aplicación que podría funcionar con diferentes tipos de emisores basados en polímeros», afirmó Sihong Wang.
En los dispositivos OLED funcionales, las películas plastificadas permitieron una mejora del 35 % en la eficiencia con respecto a los dispositivos fabricados sin DOP.
Dirigido por una estudiante de grado
Glingna Wang, que ahora está cursando un doctorado en la Universidad Northwestern, afirmó que, cuando se incorporó al laboratorio de Wang, no esperaba convertirse en la autora principal de un artículo.
«No esperaba, como estudiante de grado, liderar un proyecto independiente», afirmó Glingna Wang. «Pero gracias a la gran confianza y orientación del profesor Wang, y al entorno de apoyo del grupo de Wang, poco a poco fui aprendiendo y fui capaz de abordar problemas y enfrentarme a cuestiones de investigación reales por mi cuenta».
Añadió que la experiencia la preparó bien para los estudios de posgrado, donde tiene previsto seguir investigando las aplicaciones biomédicas de la electrónica.
En el PME de la UChicago, Sihong Wang y sus colegas siguen incorporando los nuevos emisores en matrices de pantallas y están explorando su uso en terapias ópticas y dispositivos biomédicos basados en la luz.
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.
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