Hay muchas cosas que podrían hacer los puntos cuánticos, pero el lugar más obvio en el que podrían cambiar nuestras vidas es hacer que los colores de nuestros televisores y pantallas sean más nítidos. La investigación que utiliza la fuente de luz canadiense (CLS) en la Universidad de Saskatchewan está ayudando a acercar esta tecnología a nuestras salas de estar.

Los puntos cuánticos son nanocristales que brillan, una propiedad con la que los científicos han estado trabajando para desarrollar LED de próxima generación. Cuando un punto cuántico brilla, crea luz muy pura en una longitud de onda precisa de rojo, azul o verde. LED convencionales, que se encuentran hoy en nuestras pantallas de televisión, producir luz blanca que se filtra para lograr los colores deseados, un proceso que conduce a colores menos brillantes y más turbios.

Hasta ahora, puntos cuánticos de resplandor azul, que son cruciales para crear una gama completa de colores, han resultado particularmente difíciles de desarrollar para los investigadores. Sin embargo, El investigador de la Universidad de Toronto (U of T), el Dr. Yitong Dong, y sus colaboradores han dado un gran salto en la fluorescencia de puntos cuánticos azules. resultados que publicaron recientemente en Nanotecnología de la naturaleza .

"La idea es que si tienes un LED azul, lo tienes todo. Siempre podemos convertir la luz de azul a verde y roja, "dice Dong." Digamos que tienes verde, entonces no puedes usar esta luz de menor energía para hacer azul ".

El avance del equipo ha llevado a puntos cuánticos que producen luz verde con una eficiencia cuántica externa (EQE) del 22% y azul con un 12,3%. La eficiencia máxima teórica no está muy lejos del 25%, y este es el primer LED de perovskita azul reportado que logra un EQE superior al 10%.

La ciencia

Dong ha estado trabajando en el campo de los puntos cuánticos durante dos años en el grupo de investigación del Dr. Edward Sargent en la U of T. Este asombroso aumento en la eficiencia tomó tiempo, un enfoque de producción inusual, y superar varios obstáculos científicos para lograrlo.

Técnicas CLS, particularmente GIWAXS en la línea de luz HXMA, permitió a los investigadores verificar las estructuras logradas en sus películas de puntos cuánticos. Esto validó sus resultados y ayudó a aclarar lo que logran los cambios estructurales en términos de desempeño del LED.

"El CLS fue muy útil. GIWAXS es ​​una técnica fascinante, "dice Dong.

El primer desafío fue la uniformidad, importante para garantizar un color azul claro y para evitar que el LED se mueva hacia la producción de luz verde.

"Usamos un enfoque sintético especial para lograr un ensamblaje muy uniforme, por lo que cada partícula tiene el mismo tamaño y forma. La película en general es casi perfecta y mantiene las condiciones de emisión azul en todo momento. "dice Dong.

Próximo, el equipo necesitaba abordar la inyección de carga necesaria para excitar los puntos en luminiscencia. Dado que los cristales no son muy estables, necesitan moléculas estabilizadoras que actúen como andamios y las apoyen. Suelen ser cadenas de moléculas largas, con hasta 18 moléculas no conductoras de carbono en la superficie, dificultando la obtención de energía para producir luz.

"Usamos una estructura de superficie especial para estabilizar el punto cuántico. En comparación con las películas hechas con moléculas de cadena larga cubiertas con puntos cuánticos, nuestra película tiene una conductividad 100 veces mayor, a veces incluso 1000 veces mayor ".

Este notable rendimiento es un punto de referencia clave para llevar al mercado estos LED de nanocristales. Sin embargo, la estabilidad sigue siendo un problema y los LED de puntos cuánticos tienen una vida útil corta. Dong está entusiasmado con el potencial del campo y agrega:"Me gustan los fotones, estos son materiales interesantes, y, bien, estos cristales brillantes son simplemente hermosos ".