I ricercatori BASF stanno domando la luce blu
“Dipinto di blu” ispira sempre positività, almeno per i ricercatori BASF. Nel 1897 hanno prodotto il primo pigmento artificiale indaco della storia. Questo colorante, che in precedenza era un costoso bene di lusso importato dall’India, divenne improvvisamente alla portata di tutti e oggi si può trovare praticamente in ogni paio di jeans. L’azienda intende oggi creare un’altra innovazione che riguarda il colore blu, ma stavolta sul mercato dell’illuminazione.
Solo la giusta combinazione di luce rossa, verde e blu produce la luce bianca di un diodo organico a emissione di luce (OLED). Ma finora i produttori si sono dovuti accontentare di un colorante blu che è relativamente inefficace. Gli elementi a emissione fluorescente attualmente sul mercato convertono solo un quarto dell’energia in luce, mentre il resto viene convertito in calore. “Quello che vogliamo, però, sono lampade e non piastre riscaldanti,” dice il Dott. Karl Hahn, responsabile della ricerca nel campo dell’elettronica organica di BASF. I chimici di BASF, perciò, hanno cominciato a cercare una soluzione al ‘problema del blu’ già da qualche anno. Hanno scoperto delle molecole che risplendono di una luce blu e sono in grado di convertire l’energia quasi interamente in luce. Queste molecole appartengono agli emettitori fosforescenti altamente efficienti utilizzati negli OLED. Però c’era un solo inconveniente: duravano solo pochi minuti.
Mentre le varianti di lunga durata di colore rosso e verde degli OLED a efficienza elevata sono già disponibili, ancora non esiste un blu corrispondente nella gamma dei colori. Il motivo è dato dal fatto che la luce blu è particolarmente aggressiva. “Presenta onde molto corte ed è così estremamente carica di energia. La luce blu è perciò in grado di distruggere i legami molecolari come nessun’altra luce,” spiga Hahn. La sfida per i ricercatori BASF è quella di trovare molecole in grado di resistere a questa forte energia per un lungo periodo. Un OLED deve avere una lunga durata per poter essere adatto ad applicazioni quali lampade, display dei cellulari e televisori. Trovare il colorante giusto non è comunque tutto. Gli altri materiali che costituiscono il sandwich degli OLED blu devono essere resistenti, in modo da consentire agli OLED di risplendere in modo intenso e per un lungo periodo di tempo. BASF sta perciò lavorando sull’intero sistema di materiali per i diodi blu e punta a essere il fornitore leader in tutto il mondo di questi componenti attivi.
BASF è già riuscita a prolungare i pochi minuti di vita delle sue prime molecole fino a diverse migliaia di ore. “Ma i produttori di illuminotecnica vogliono diverse decine di migliaia di ore,” afferma Hahn. Nei laboratori di chimica dell’azienda, i ricercatori di BASF stanno lavorando al raggiungimento di questo obiettivo. Giorno dopo giorno, gli assistenti di laboratorio stanno impiegando delle tecniche di deposizione di vapore per rivestire piccole piastre di vetro con molecole di colorante e materiali che le fanno brillare. In questo modo sono stati prodotti innumerevoli diodi. “Testiamo continuamente nuove combinazioni,” spiega il chimico, l’Ing. Soichi Watanabe, originario del Giappone.
Watanabe è completamente coperto dall’abbigliamento protettivo. “Gli strati sottilissimi presenti sul diodo non devono in nessun caso essere contaminati da particelle di polvere,” spiega. Anche un solo granello di polvere avrebbe l’effetto di una montagna sugli strati molecolari molto più piccoli e distruggerebbe il dispositivo luminoso. Anche il vapore e l’ossigeno sono tossici per le molecole organiche. Si deteriorerebbero rapidamente. “È come il sushi. Preferirei mangiarlo fresco anziché vecchio di due giorni,” dice Watanabe. Gli assistenti di laboratorio devono immediatamente chiudere in modo ermetico ogni singola piastra di vetro con un’altra piastra, una volta che tutte le molecole sono al loro posto.
I diodi finiti sono testati in due camere. Nella prima si eseguono delle prove sull’intensità della luce e altri parametri. Nella seconda, che ha l’aspetto di un piccolo studio di registrazione, viene eseguito il test di durabilità. Diversi quadri di controllo sono collegati a quadri elettrici e computer. Sui quadri neri, 360 diodi splendono per giorni e giorni. La serie di numeri sugli schermi indica su quali elementi di illuminazione vale la pena continuare a lavorare. Watanabe e i suoi colleghi valutano costantemente questi dati.
Nel 2014 BASF spera che il colorante blu e che i relativi componenti di sistema saranno pronti per il mercato della produzione in serie dell’illuminotecnica. Entro il 2016, il blu di BASF dovrebbe avere la necessaria profondità di colore per l’industria dei display. I ricercatori sono consapevoli del fatto che dovranno lottare duramente per ogni piccolo passo avanti fino ad allora. “Stiamo lavorando su una novità pioneristica e ogni giorno ciò riaccende lo spirito di scoperta della nostra squadra,” afferma Hahn.
