Des simulations de dynamique moléculaire ont montré que l'efficacité mystérieusement élevée des LED polymères résulte des interactions entre les excitons triplets dans leurs chaînes polymères, et des électrons non appariés dans leurs impuretés moléculaires.

Les LED polymères (PLED) sont des dispositifs contenant des couches simples de polymères luminescents, pris en sandwich entre deux électrodes métalliques. Ils produisent de la lumière lorsque les couches métalliques injectent des électrons et des trous dans le polymère, créant des distorsions qui peuvent se combiner pour former deux types différents de paires électron-trou :soit des singulets électroluminescents, ou un triplet non émetteur. Des théories antérieures ont suggéré que le rapport entre ces deux types devrait être d'environ 1:3, ce qui produirait une efficacité d'émission lumineuse de 25 %. Cependant, des expériences ultérieures ont montré que la valeur réelle peut atteindre 83 %. Dans une nouvelle recherche publiée dans EPJ B, physiciens en Chine, dirigé par Yadong Wang à l'Université Hebei Nord, ont constaté que cette efficacité plus élevée que prévu peut être atteinte grâce à des interactions entre les excitons triplets, et les impuretés noyées dans le polymère.

En raison de leur valeur scientifique et commerciale, Les PLED deviennent un domaine de recherche de plus en plus populaire. Les découvertes de l'équipe de Wang pourraient désormais conduire à des applications plus répandues des appareils à l'avenir. Au sein des couches de polymère PLED, les excitons sont connus pour être produits par la recombinaison de polarons - des distorsions dans les charges électriques qui se forment et disparaissent lorsque les électrons se déplacent à travers des matériaux solides. Cependant, d'autres mécanismes doivent également être impliqués pour expliquer pourquoi leurs efficacités de luminescence sont tellement plus élevées que les théories précédentes prédites. Une proposition suggère que leurs propriétés électriques et optiques des PLED sont fortement influencées par les électrons non appariés piégés dans les impuretés moléculaires.

Wang et ses collègues ont exploré cette idée à travers des simulations de dynamique moléculaire, ce qui leur a permis de recréer des collisions entre un exciton triplet non émetteur dans une chaîne polymère, et un électron d'impureté non apparié. Leurs calculs ont révélé que les excitons singulets émettant de la lumière sont parmi les principaux produits de cette réaction; avec leur proportion globale variant avec la taille de l'impureté, et son degré de couplage avec la chaîne polymère. Pour la première fois, le résultat offre des preuves concluantes que les impuretés peuvent augmenter considérablement l'efficacité des PLED, et offre de nouveaux indices sur les mécanismes moléculaires impliqués.