Los ingenieros químicos de ETH Zurich han logrado generar luz verde ultrapura por primera vez. El nuevo diodo emisor de luz allanará el camino para una calidad de color visiblemente mejorada en una nueva generación de pantallas de ultra alta definición para televisores y teléfonos inteligentes.

Chih-Jen Shih está muy satisfecho con su avance:"Hasta la fecha, nadie ha logrado producir una luz verde tan pura como nosotros, "dice el profesor de Ingeniería Química en su laboratorio en el campus de Hönggerberg. Señala un ultradelgado, diodo emisor de luz (LED) flexible, que muestra las tres letras "ETH" en un fino tono de verde brillante.

El progreso de Shih es significativo, particularmente en términos de la próxima generación de pantallas de ultra alta resolución utilizadas para televisores y teléfonos inteligentes. Los dispositivos electrónicos primero deben poder producir rojo ultrapuro, luz azul y verde para permitir que la próxima generación de pantallas muestre imágenes más claras, estafador, más rico en detalles y con una gama de colores más refinada. En la mayor parte, esto ya es posible para la luz roja y azul; luz verde, sin embargo, ha alcanzado hasta ahora los límites de la tecnología.

Esto se debe principalmente a la percepción humana, ya que el ojo es capaz de distinguir entre tonos verdes más intermedios que rojos o azules. "Esto hace que la producción técnica de verde ultrapuro sea muy compleja, lo que nos plantea desafíos a la hora de desarrollar tecnología y materiales, "dice Sudhir Kumar, coautor principal del informe.

Hasta un 99 por ciento de verde ultra puro

Queda claro a partir de la referencia al estándar Rec.2020 cuánto ha progresado la luz ultraverde de Shih en el desarrollo de la próxima generación de pantallas. El estándar internacional define los requisitos técnicos para pantallas de ultra alta resolución (conocidas como "Ultra HD") y proporciona un marco para futuras investigaciones y desarrollos. Los requisitos también incluyen una mejora en la calidad del color visible a simple vista. El estándar proporciona la escala de colores que puede reproducir una pantalla y, por lo tanto, una gama más amplia de matices de color.

El verde ultra puro juega un papel clave en la ampliación de la gama de colores, o gama. Por último, se crean nuevos matices a través de la mezcla técnica de tres colores base:rojo, azul y verde. Cuanto más puros son los colores base, cuanto más amplia sea la gama de matices que puede mostrar una pantalla. El nuevo LED de Shih está en línea con el 97 al 99 por ciento de la Rec. Estándar 2020. En comparación, las pantallas de televisión en color más puras disponibles actualmente en el mercado cubren, en promedio, sólo entre un 73,11 y un 77,72 por ciento; ninguno supera el 80 por ciento.

Barato, tecnología LED producible

Wendelin Stark, Profesor ETH de Ingeniería de Materiales Funcionales, junto con investigadores de Corea del Sur y Taiwán, también contribuyó a los resultados del proyecto, que han sido publicados en la revista científica Nano letras . Shih no solo hizo un gran avance en términos de resultados, pero también en el material y método. Él y sus colegas han desarrollado eficazmente un ultradelgado Diodo emisor de luz flexible capaz de emitir luz verde pura mediante procesos sencillos a temperatura ambiente. Shih dice que este es el segundo aspecto de su avance y es al menos igualmente importante, como hasta ahora se requerían procesos de alta temperatura para producir luz pura con tecnología LED. "Debido a que pudimos realizar todo el proceso a temperatura ambiente, abrimos oportunidades para lo simple, producción industrial de bajo costo de diodos emisores de luz ultra-verde en el futuro, "dice Jakub Jagielski, coautor principal del informe.

Más específicamente, Shih y su equipo utilizaron nanomateriales para desarrollar aún más la tecnología LED. Un diodo emisor de luz generalmente contiene un cristal semiconductor que convierte la corriente eléctrica que pasa a través de él en luz radiante. La materia prima suele ser nitruro de galio indio (InGaN); sin embargo, este material no tiene las propiedades ideales para la producción de luz verde ultrapura. Entonces, el equipo de Shih usó perovskita, un material que también se utiliza en la fabricación de células solares y que puede convertir la electricidad en luz de forma relativamente eficiente. También es económico y ayuda a que el proceso de fabricación sea simple y rápido:solo se necesita media hora para limpiar químicamente la perovskita y dejarla lista para su uso. dice Shih.

El material de perovskita en el diodo emisor de luz de Shih tiene un grosor minúsculo de 4,8 nanómetros. Este es un factor importante, ya que la calidad del color depende del grosor y la forma del nanocristal utilizado. Para alcanzar el verde puro deseado, los cristales no deben ser más gruesos ni más delgados. Estos flexibles, Los diodos emisores de luz ultradelgados son tan flexibles como una hoja de papel. Por eso, se pueden producir de forma económica y rápida utilizando, por ejemplo, el proceso existente de rollo a rollo. Shih dice que esto también beneficiará a la producción industrial en el futuro.

Siguiente paso:mejorar la eficiencia

Sin embargo, Todavía pasará algún tiempo antes de que veamos la primera aplicación industrial de diodos emisores de luz ultraverde. El siguiente paso para Shih es mejorar primero la eficiencia. Hoy dia, su LED funciona con una eficiencia del 3 por ciento al convertir la electricidad en luz; en comparación, Las pantallas de televisión actualmente disponibles en el mercado tienen valores de eficiencia del 5 al 10 por ciento. Shih espera que la próxima versión sea entre un 6 y un 7 por ciento más eficiente. También ve potencial para mejorar la vida útil de su diodo emisor de luz. En la actualidad, se ilumina durante unas dos horas, mientras que las pantallas disponibles en el mercado deberían funcionar durante muchos años.