Un team di ricercatori del Dipartimento di Scienza dei Materiali dell'Università di Milano-Bicocca, guidato dal Prof. Sergio Brovelli, insieme a gruppi di ricerca della Jiao Tong University e l’Istituto di Sicurezza Ecologica e Controllo dell’Inquinamento di Shanghai, ha messo a punto innovativi diodi a emissione di luce (LED) con efficienze record mantenute anche a elevate temperature di funzionamento, tipicamente dannose per i dispositivi tradizionali.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Photonics nel lavoro intitolato “Suppression of Temperature Quenching in Perovskite Nanocrystals for Highly Efficient and Thermally Stable Light Emitting Diodes” (DOI: 10.1038/s41566-021-00766-2)
Questo risultato segna una svolta nella tecnologia della illuminazione artificiale, in quanto il dispositivo durante li suo funzionamento genera calore: materiali emissivi caratterizzati da una luminescenza stabile ed efficiente a temperature elevate sono quindi fondamentali per ottenere alte prestazioni.
Qual è il materiale attivo di cui è costituito il LED?
«Si tratta di nanocristalli di perovskite – spiega Sergio Brovelli. – Fino ad ora, l’utilizzo di questi materiali nei LED è sempre stato critico a causa del cosiddetto spegnimento termico (o thermal quenching) dell’emissione. Tutte le strategie proposte per superare questo limite rendevano impossibile il trasporto elettrico tra le nanoparticelle, rendendole di fatto inadatte all’utilizzo come emettitori in LED. Ora grazie alla collaborazione con i colleghi cinesi abbiamo trovato la soluzione al problema».
Gli scienziati hanno infatti realizzato per la prima volta nanocristalli di perovskite con efficienza di emissione elevata e indipendente dalla temperatura fino a 100°C (marcatamente superiore alla temperatura di funzionamento tipica dei LED) riuscendo a preservare un'efficiente iniezione di carica elettrica.
I dispositivi LED basati su questi nuovi materiali sono quindi in grado di emettere luce spettralmente pura, con basse tensioni di accensione ed efficienze record (19.3% a fronte di efficienze ideali del 20%).
«Questi risultati – continua Sergio Brovelli – aprono la strada alla diffusione di dispositivi di illuminazione artificiale stampabili, a basso costo e basso consumo energetico».