Cientistas criam uma luz fina como papel que brilha como o sol
As lâmpadas vêm em todos os tipos de formas – globos, espirais, pontas em forma de vela e tubos longos – mas poucas são verdadeiramente finas. Agora, cientistas relatando em Materiais e interfaces aplicados ACS projetaram um LED tão fino que é quase tão fino quanto papel, mas emite um brilho aconchegante como o do sol. Este novo design pode iluminar o futuro das telas de telefones e computadores, bem como de outras aplicações de iluminação, ao mesmo tempo que minimiza as interrupções do sono causadas pela forte luz artificial.
“Este trabalho demonstra a viabilidade de LEDs de pontos quânticos ultrafinos e de grande área que se aproximam do espectro solar”, diz Xianghua Wang, autor correspondente do estudo. “Esses dispositivos podem permitir monitores de última geração, iluminação interna adaptável e até fontes com comprimento de onda ajustável para aplicações de horticultura ou bem-estar.”
Muitas pessoas preferem uma iluminação interna que seja natural e relaxante. Abordagens anteriores alcançaram esse efeito com LEDs flexíveis que usavam corantes fosforescentes vermelhos e amarelos para criar um calor semelhante ao de uma vela. Uma alternativa mais recente depende de pontos quânticos – minúsculas partículas semicondutoras que transformam energia elétrica em luz colorida. Algumas equipas de investigação já utilizaram pontos quânticos para produzir LEDs brancos, mas a replicação do espectro completo da luz solar continua difícil, especialmente nas regiões amarelas e verdes, onde a luz solar é mais forte. Para enfrentar esse desafio, Lei Chen e colegas desenvolveram pontos quânticos que poderiam recriar aquele brilho equilibrado, semelhante ao do sol, em um LED de ponto quântico branco e fino (QLED). Enquanto isso, o grupo de Wang propôs um projeto de material condutor eficiente que pudesse operar efetivamente em tensões relativamente baixas.
A equipe começou sintetizando pontos quânticos vermelhos, amarelo-esverdeados e azuis revestidos com cascas de zinco-enxofre. Eles determinaram a proporção precisa de cores necessária para corresponder o mais próximo possível ao espectro da luz solar natural. Em seguida, eles montaram o QLED em um substrato de vidro de óxido de índio e estanho, colocando camadas de polímeros condutores, a mistura de pontos quânticos, partículas de óxido metálico e, finalmente, um revestimento superior de alumínio ou prata. A camada de pontos quânticos media apenas algumas dezenas de nanômetros de espessura – muito mais fina do que as camadas de conversão de cores padrão – resultando em um QLED branco com um perfil geral comparável ao papel de parede.
Nos testes iniciais, o QLED fino teve melhor desempenho com uma fonte de alimentação de 11,5 volts (V), emitindo luz branca quente e brilhante máxima. A luz emitida teve mais intensidade nos comprimentos de onda vermelhos e menos intensidade nos comprimentos de onda azuis, o que é melhor para o sono e a saúde ocular, segundo os pesquisadores. Os objetos iluminados pelo QLED devem parecer próximos de suas cores verdadeiras, pontuando mais de 92% no índice de reprodução de cores.
Em experimentos posteriores, os pesquisadores criaram 26 dispositivos QLED brancos, usando os mesmos pontos quânticos, mas diferentes materiais eletricamente condutores para otimizar a tensão operacional. Essas fontes de luz exigiam apenas 8 V para atingir a saída máxima de luz e cerca de 80% excediam o brilho alvo dos monitores de computador.
Os autores reconhecem o financiamento da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China, da Fundação de Ciências Naturais da província de Anhui e do Projeto Especial Principal de Ciência e Tecnologia da cidade de Zhongshan.
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