Os cientistas da ETH desenvolveram ainda mais a tecnologia QLED para telas. Eles produziram fontes de luz que pela primeira vez emitem luz de alta intensidade em apenas uma direção. Isso reduz as perdas por espalhamento, o que torna a tecnologia extremamente eficiente em termos de energia.

As telas QLED já estão no mercado há alguns anos. Eles são conhecidos por seu brilho, cores intensas, que são produzidos usando o que é conhecido como tecnologia de ponto quântico:QLED significa díodo emissor de luz de ponto quântico. Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram agora uma tecnologia que aumenta a eficiência energética dos QLEDs. Ao minimizar as perdas de espalhamento de luz dentro dos diodos, uma proporção maior da luz gerada é emitida para o exterior.

QLEDs convencionais consistem em uma infinidade de nanocristais semicondutores esféricos, conhecido como pontos quânticos. Em uma tela, quando esses nanocristais são excitados por trás com luz ultravioleta, eles a convertem em luz colorida na faixa visível. A cor da luz que cada nanocristal produz depende de sua composição de material.

Contudo, a luz que esses nanocristais esféricos emitem espalha-se em todas as direções dentro da tela; apenas cerca de um quinto dela chega ao mundo exterior e é visível ao observador. Para aumentar a eficiência energética da tecnologia, cientistas vêm tentando há anos desenvolver nanocristais que emitem luz em apenas uma direção (para frente, para o observador) - e algumas dessas fontes de luz já existem. Mas em vez de cristais esféricos, essas fontes são compostas por nanoplacas ultrafinas que emitem luz apenas em uma direção:perpendicular ao plano da plaqueta.

Se essas nanoplacas estão dispostas lado a lado em uma camada, eles produzem uma luz relativamente fraca que não é suficiente para telas. Para aumentar a intensidade da luz, os cientistas estão tentando sobrepor várias camadas dessas plaquetas. O problema com esta abordagem é que as plaquetas começam a interagir umas com as outras, com o resultado de que a luz é novamente emitida não apenas em uma direção, mas em todas as direções.

Empilhados e isolados uns dos outros

Chih-Jen Shih, Professor de Química Técnica na ETH Zurique, e sua equipe de pesquisadores agora empilhou plaquetas semicondutoras extremamente finas (2,4 nanômetros) de tal forma que são separadas umas das outras por uma camada isolante ainda mais fina (0,65 nanômetro) de moléculas orgânicas. Esta camada impede as interações físico-quânticas, o que significa que as plaquetas emitem luz predominantemente em apenas uma direção, mesmo quando empilhados.

"Quanto mais plaquetas empilhamos umas sobre as outras, mais intensa a luz se torna. Isso nos permite influenciar a intensidade da luz sem perder a direção preferencial de emissão, "diz Jakub Jagielski, estudante de doutorado no grupo de Shih e primeiro autor do estudo publicado em Nature Communications . Foi assim que os cientistas conseguiram produzir um material que pela primeira vez emite luz de alta intensidade em apenas uma direção.

Luz azul muito eficiente em termos de energia

Usando este processo, os pesquisadores produziram fontes de luz para o azul, verde, luz amarela e laranja. Eles dizem que o componente de cor vermelha, que também é necessário para telas, ainda não pode ser realizado com a nova tecnologia.

No caso da luz azul recém-criada, cerca de dois quintos da luz gerada chega ao olho do observador, em comparação com apenas um quinto com a tecnologia QLED convencional. "Isso significa que nossa tecnologia requer apenas metade da energia para gerar luz de uma determinada intensidade, "O professor Shih diz. Para outras cores, Contudo, o ganho de eficiência alcançado até agora é menor, então, os cientistas estão conduzindo novas pesquisas com o objetivo de aumentar isso.

Em comparação com LEDs convencionais, a nova tecnologia tem outra vantagem, como os cientistas enfatizam:os novos QLEDs empilhados são muito fáceis de produzir em uma única etapa. Também é possível aumentar a intensidade dos LEDs convencionais, organizando várias camadas emissoras de luz umas sobre as outras; Contudo, isso precisa ser feito camada por camada, o que torna a produção mais complexa.