Los micro y nanodispositivos emisores de luz desempeñan un papel importante en el desarrollo de la óptica integrada, por ejemplo: los materiales de ganancia óptica tienen grandes perspectivas de aplicación en el campo de los láseres orgánicos y las pantallas electrónicas; los materiales emisores de luz que responden a la presión o a sustancias químicas pueden utilizarse como sensores; además, las matrices de microestructuras preparadas con diferentes materiales emisores de luz han demostrado un buen valor de aplicación en el campo de la lucha contra la falsificación mediante una modulación razonable de la luz.

En las aplicaciones reales, los dispositivos en estado sólido (por ejemplo, películas finas, estructuras funcionales) tienen una gama de aplicaciones mucho más amplia que algunas sustancias líquidas o libres, lo que requiere que algunos materiales luminiscentes sigan teniendo una buena eficiencia de luminiscencia cuando se encuentran en estado sólido o agregado. Por lo tanto, es importante encontrar materiales luminiscentes eficientes en estado sólido y aplicarlos en dispositivos poliméricos.

Entre los diversos tipos de materiales luminiscentes, los materiales luminiscentes inducidos por agregación, como nueva clase de materiales luminiscentes, han atraído gran atención e investigación debido a sus propiedades luminiscentes únicas.Los materiales AIE son altamente eficientes en luminiscencia en estado sólido y han sido dopados en resinas epoxi y las resinas compuestas resultantes se han utilizado con éxito para producir micro y nano estructuras luminiscentes poliméricas. Los dispositivos emisores de luz poliméricos son una clase importante de dispositivos fotónicos funcionales, en los que los materiales emisores de luz se dopan o modifican en polímeros para producir complejos, que luego pueden fabricarse de forma flexible en diversos dispositivos fotónicos de estado sólido mediante autoensamblaje y sofisticadas técnicas de procesamiento. Estos dispositivos emisores de luz tienen excelentes aplicaciones en muchos campos, como el láser, la comunicación óptica, la detección, la iluminación y la visualización, la impresión, el biodiagnóstico y la lucha contra la falsificación.

La mayor compatibilidad de los materiales poliméricos permite dopar y procesar una amplia gama de materiales funcionales. Por ejemplo, Sun et al. doparon el colorante láser rodamina B (RhB) en fotorresistencia SU-8 y, a continuación, utilizaron técnicas de escritura directa con láser de femtosegundo para preparar diversas estructuras de cavidad resonante en miniatura y conseguir una salida láser de bajo umbral. Yang et al., de la Universidad de Tsinghua, han llevado a cabo una serie de trabajos relacionados con la detección en torno a polímeros dopados con puntos de carbono (por ejemplo, hidrogeles), utilizando estructuras de guía de ondas para lograr la detección de una amplia gama de sustancias. Está claro que la dirección de aplicación de los dispositivos poliméricos emisores de luz depende en gran medida de las propiedades específicas del material emisor de luz y de la funcionalidad del dispositivo fotónico estructurado. Para ampliar la gama de aplicaciones y mejorar la eficacia de los dispositivos emisores de luz poliméricos, es necesario mejorar las propiedades de los materiales emisores de luz y encontrar métodos de procesamiento adecuados para producir dispositivos funcionales que cumplan las direcciones de aplicación.

En los dispositivos emisores de luz poliméricos, los materiales emisores de luz (por ejemplo, pequeñas moléculas orgánicas, materiales de conversión ascendente de tierras raras, puntos cuánticos, etc.) se mezclan en una matriz polimérica mediante dopaje o modificaciones y emiten luz bajo una excitación luminosa o eléctrica adecuada. En la práctica, teniendo en cuenta el consumo de energía y la vida útil del dispositivo, se buscan constantemente dispositivos emisores de luz más eficientes, es decir, dispositivos que alcancen la intensidad luminosa objetivo con la menor excitación luminosa o eléctrica posible. En el caso de los dispositivos de estado sólido, la intensidad luminosa está relacionada principalmente con la eficiencia luminosa del propio componente luminoso y la relación de dopaje. El fuerte apilamiento π-π de los materiales luminiscentes convencionales a altas concentraciones o en estado sólido aumenta las fuerzas intermoleculares y provoca estallidos de fluorescencia en las moléculas de colorante, un fenómeno que limita enormemente el valor de los colorantes luminiscentes orgánicos en los dispositivos luminiscentes de estado sólido. Según trabajos anteriores con microláseres de polímero de RhB, la proporción óptima de dopaje del material de ganancia RhB en el polímero es de 1 wt%. Mayores aumentos de la concentración de dopaje no sólo provocan un fuerte estallido de fluorescencia, sino también la agrupación de moléculas de RhB en el polímero, lo que afecta a la morfología y el rendimiento del dispositivo.

Como nueva clase de materiales luminiscentes orgánicos, el mecanismo único de luminiscencia restringida por el movimiento intramolecular ha superado fundamentalmente el problema de la extinción repentina de las moléculas de colorante por agregación y ha logrado una luminiscencia de alta eficiencia en estado sólido, lo que sin duda ha inyectado sangre fresca en el desarrollo de dispositivos luminiscentes de estado sólido.

Tecnología de procesamiento de dispositivos microópticos poliméricos:

1. Litografía de máscara

Procesamiento estructurado de materiales poliméricos fotosensibles mediante exposición de máscaras.

2. Tecnología de escritura directa por láser y haz de electrones

La escritura directa es una técnica fotolitográfica sin máscara que produce información estructural controlando la posición de las coordenadas del punto enfocado en el revestimiento fotográfico.

3. Tecnología de nanoimpresión

La nanoimpresión es un proceso de reproducción de patrones micro y nanoestructurados que puede utilizarse para preparar micro y nanoestructuras de gran precisión y gran superficie.