Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont pour la première fois découvert une approche permettant de commuter électriquement des diodes électroluminescentes organiques (OLEDs) pour émettre une lumière polarisée circulairement gauche ou droite sans modifier les molécules émettrices de lumière. Cela pourrait être utile pour une gamme d’applications technologiques, allant d’écrans OLED plus économes en énergie au transfert d’informations optiques.
Habituellement, la chiralité d’une telle lumière polarisée circulairement provenant des LED est contrôlée en choisissant une forme d’image miroir particulière de la molécule émettrice de lumière au sein du dispositif. Ces formes d’image miroir sont appelées gauches ou droites, ou chirales, ce qui peut être considéré comme similaire au choix de savoir si un tire-bouchon tourne vers la gauche ou vers la droite. La chiralité de la molécule contrôle la chiralité de la lumière émise. Cela nécessite nécessairement d’avoir accès aux deux formes d’image miroir de la molécule, qui sont complexes et coûteuses à préparer.
Désormais, une équipe de l’Université d’Oxford a montré pour la première fois que les formes gauche et droite de la lumière polarisée circulairement peuvent être produites par une seule forme miroir de la molécule dans une OLED.
Les chercheurs ont réussi à inverser la chiralité de la lumière émise électriquement, sans changer le matériau lui-même. Ils ont réalisé cela en concevant des matériaux émetteurs qui présentent des effets inhabituels sur la lumière polarisée circulairement, ainsi qu’un contrôle minutieux de la manière dont les charges électroniques se recombinent à l’intérieur du dispositif. Selon que le transport de charge est équilibré ou déséquilibré, le dispositif produit l’une ou l’autre forme miroir de lumière polarisée circulairement. La clé de ce résultat inattendu est l’utilisation d’un matériau émetteur polymère organique dans le dispositif qui s’auto-assemble en une structure fortement torsadée.
Le contrôle de la polarisation de la lumière présente un intérêt particulier pour les technologies actuelles et futures, notamment les écrans basse consommation, les communications cryptées et les applications quantiques hautes performances. Le professeur Matthew Fuchter (Département de chimie, Université d’Oxford), auteur principal de l’étude, précise : « L’ajout de la polarisation circulaire permet d’encoder des informations supplémentaires dans le signal lumineux. Plutôt que votre signal soit simplement allumé ou éteint, il pourrait en plus être allumé-et-gauche ou allumé-et-droite. »
Les méthodes précédentes de contrôle de la polarisation circulaire de la lumière des OLED reposaient sur la séparation des formes de chiralité différente de la même molécule, un processus laborieux, coûteux et peu évolutif. Cette nouvelle approche offre donc un changement de paradigme dans la création de LED à polarisation circulaire avec une polarisation circulaire contrôlable.
De manière passionnante, l’étude de l’équipe démontre de nouveaux liens fondamentaux entre la chiralité moléculaire et la chiralité de la lumière, communément appelée activité optique. L’équipe espère que cette compréhension fondamentale de la physique des matériaux organiques chiraux ouvrira la voie à de nouvelles applications dans des domaines tels que les écrans avancés, les systèmes de communication sécurisés et les technologies quantiques.
Article : Electrical control of photon spin angular momentum in organic electroluminescent materials – Journal : Nature Photonics – DOI : 10.1038/s41566-025-01780-4
Source : Oxford U.
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