p Diodos emissores de luz, ou LEDs, são quase onipresentes na vida moderna, fornecendo o brilho nas telas do telefone, televisores, e luzes. Uma nova forma de LEDs, feito de uma classe de materiais chamados perovskitas halogenadas, promete maior qualidade de cor e facilidade de fabricação, mas é conhecido por falhar quando sujeito ao tipo de corrente elétrica normalmente necessária para usos práticos. Agora, Barry Rand, professor associado de engenharia elétrica e do Centro Andlinger de Energia e Meio Ambiente, e uma equipe de pesquisadores melhorou significativamente a estabilidade e o desempenho do material, gerenciando melhor o calor gerado pelos LEDs. p A pesquisa, publicado em Materiais avançados , identifica várias técnicas que reduzem o acúmulo de calor dentro do material, que estendeu seu tempo de vida dez vezes. Quando os pesquisadores impediram o superaquecimento do dispositivo, eles foram capazes de bombear corrente suficiente para produzir luz centenas de vezes mais intensa do que a tela de um telefone celular comum. A intensidade, medido em watts por metro quadrado, reflete a quantidade real de luz proveniente de um dispositivo, não influenciado pelos olhos humanos ou pela cor da luz. Anteriormente, tal nível de corrente teria causado a falha do LED.

p O avanço estabelece um novo recorde de brilho e expande os limites do que é possível para o material, aprimorando as propriedades bem estabelecidas dos LEDs de perovskita e permitindo que essas características sejam praticamente aproveitadas.

p "É a primeira vez que mostramos que o calor parece ser o maior gargalo para esses materiais operando em altas correntes, "disse Rand." Isso significa que o material pode ser usado para luzes brilhantes e exibições, o que nunca foi considerado possível. "

p Rand, que também é diretor associado de parcerias externas no Andlinger Center, disse que caminhos claros estão agora abertos para desenvolvimento, mas alertou que a tecnologia ainda está de 10 a 20 anos para uso comercial em larga escala.

p Para conter o acúmulo de calor Joule dentro do dispositivo, ou o tipo de calor que resulta da corrente elétrica, os pesquisadores abordaram metodicamente os elementos-chave. Eles projetaram a composição do material no dispositivo para torná-lo mais eletricamente condutor e, Portanto, gerar menos calor durante a operação. Eles tornaram os dispositivos mais estreitos do que o normal, cerca de um décimo da espessura de um fio de cabelo humano, para permitir uma melhor difusão do calor. E, eles adicionaram dissipadores de calor, ou componentes que conduzem o calor para longe de componentes elétricos sensíveis, o que ajudou a dispersar o calor.

p Assim que esses elementos-chave estiverem no lugar, eles empregaram uma tática para "pulsar" continuamente o dispositivo, ou ligá-lo e desligá-lo rapidamente, tão rápido que um olho humano não poderia ver o piscar, mas tempo suficiente para o dispositivo se recuperar e esfriar. Para esta parte do trabalho, eles alavancaram a experiência da co-autora Claire Gmachl, o professor Eugene Higgins de Engenharia Elétrica. Ao reduzir a quantidade de tempo que o dispositivo estava realmente ligado, os pesquisadores alcançaram melhorias de eficiência, e foram capazes de operar o dispositivo por mais tempo do que jamais havia sido relatado. Rand descreve o trabalho como um guia "como fazer" para operar LEDs de perovskita nas densidades de alta potência necessárias para iluminação e telas brilhantes.

p Lianfeng Zhao, primeiro autor no artigo e um associado de pesquisa de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Elétrica, disse que a pesquisa contesta o pensamento predominante na área de que os perovskites intrinsecamente não poderiam operar com eficiência em altas densidades de potência.

p O trabalho é um "avanço importante" para o campo, disse Feng Gao, um professor do Departamento de Física, Química e Biologia na Linköping University na Suécia, e um especialista em semicondutores orgânicos e perovskita para tecnologias de energia.

p "Reduzir o aquecimento Joule é um desafio significativo para LEDs de perovskita em direção a alto brilho e estabilidade a longo prazo, "disse Gao." Os resultados são realmente encorajadores para a próxima comercialização de iluminação e displays baseados em materiais perovskita. "

p Até agora, pesquisadores pensaram que LEDs de perovskita seriam úteis para produzir apenas níveis moderados de brilho, mas não para iluminação ou telas ultrabrilhantes em telefones celulares e telas de laptop.

p "Nós aprimoramos o escopo de possíveis aplicações, "disse Zhao.

p Uma das partes mais atraentes dos LEDs de perovskita é a maneira como são fabricados, que requer muito menos energia do que produzir LEDs inorgânicos convencionais usados ​​para iluminação hoje. LEDs convencionais são feitos de um pedaço de um único cristal, que é muito difícil e caro de produzir e freqüentemente requer sistemas de ultra-alto vácuo e temperaturas de mais de 1000 graus Celsius. Os materiais de perovskita são normalmente feitos em temperaturas abaixo de 100 graus Celsius, e formado a partir de soluções em um processo semelhante à impressão a jato de tinta. Se a tecnologia fosse comercializada, provavelmente resultaria em uma redução significativa na energia necessária e na pegada de carbono desses eletrônicos, tanto em sua fabricação quanto em sua operação.

p LEDs de perovskita produzem um puro, cor concentrada, e os pesquisadores também esperam usar o material para construir barato, lasers fáceis de fazer. E de forma mais geral, Rand e Zhao disseram que continuarão a estudar como o material opera para entender melhor suas propriedades e torná-lo de maior qualidade, durável, e dispositivos eficientes.

p "Este é um marco muito importante, "disse Rand." Não é apenas importante para a nossa pesquisa, mas também para tecnólogos, designers, e a indústria eletrônica. Achamos que há um futuro brilhante para o material. "