Há muitas coisas que os pontos quânticos podem fazer, mas o lugar mais óbvio em que eles podem mudar nossas vidas é tornar as cores de nossas TVs e telas mais puras. A pesquisa usando a Fonte de Luz Canadense (CLS) na Universidade de Saskatchewan está ajudando a trazer essa tecnologia para mais perto de nossas salas de estar.

Os pontos quânticos são nanocristais que brilham, uma propriedade com a qual os cientistas têm trabalhado para desenvolver LEDs de próxima geração. Quando um ponto quântico brilha, ele cria uma luz muito pura em um comprimento de onda preciso de vermelho, azul ou verde. LEDs convencionais, encontrados em nossas telas de TV hoje, produzem luz branca que é filtrada para atingir as cores desejadas, um processo que leva a cores menos brilhantes e turvas.

Até agora, pontos quânticos com brilho azul, que são cruciais para a criação de uma gama completa de cores, provaram ser particularmente desafiadores para os pesquisadores desenvolverem. Contudo, O pesquisador da Universidade de Toronto (U of T), Dr. Yitong Dong, e colaboradores deram um grande salto na fluorescência do ponto quântico azul, resultados que publicaram recentemente em Nature Nanotechnology .

"A ideia é que, se você tiver um LED azul, você tem tudo. Podemos sempre converter para baixo a luz de azul para verde e vermelho, "disse Dong." Digamos que você tenha verde, então você não pode usar esta luz de energia inferior para tornar o azul. "

A descoberta da equipe levou a pontos quânticos que produzem luz verde em uma eficiência quântica externa (EQE) de 22% e azul em 12,3%. A eficiência máxima teórica não está longe de 25%, e este é o primeiro LED de perovskita azul relatado como atingindo um EQE superior a 10%.

A ciência

Dong tem trabalhado no campo de pontos quânticos por dois anos no grupo de pesquisa do Dr. Edward Sargent na U of T. Este aumento surpreendente na eficiência levou tempo, uma abordagem de produção incomum, e superar vários obstáculos científicos para alcançar.

Técnicas CLS, particularmente GIWAXS na linha de luz HXMA, permitiu aos pesquisadores verificar as estruturas alcançadas em seus filmes de pontos quânticos. Isso validou seus resultados e ajudou a esclarecer o que as mudanças estruturais alcançaram em termos de desempenho do LED.

"O CLS foi muito útil. GIWAXS é uma técnica fascinante, "disse Dong.

O primeiro desafio foi a uniformidade, importante para garantir uma cor azul clara e evitar que o LED se mova no sentido de produzir luz verde.

"Usamos uma abordagem sintética especial para obter uma montagem muito uniforme, então cada partícula tem o mesmo tamanho e forma. O filme geral é quase perfeito e mantém as condições de emissão azul durante todo o tempo, "disse Dong.

Próximo, a equipe precisava lidar com a injeção de carga necessária para excitar os pontos em luminescência. Uma vez que os cristais não são muito estáveis, eles precisam de moléculas estabilizadoras para atuar como andaimes e apoiá-los. Estas são normalmente longas cadeias de moléculas, com até 18 moléculas não condutoras de carbono na superfície, tornando difícil obter energia para produzir luz.

"Usamos uma estrutura de superfície especial para estabilizar o ponto quântico. Em comparação com os filmes feitos com moléculas de cadeia longa com pontos quânticos tampados, nosso filme tem condutividade 100 vezes maior, às vezes até 1000 vezes maior. "

Esse desempenho notável é uma referência chave para trazer esses LEDs nanocristais para o mercado. Contudo, a estabilidade continua sendo um problema e os LEDs de pontos quânticos têm uma vida útil curta. Dong está animado com o potencial do campo e acrescenta:"Eu gosto de fótons, estes são materiais interessantes, e, Nós vamos, esses cristais brilhantes são simplesmente lindos. "