Los científicos de ETH han desarrollado aún más la tecnología QLED para pantallas. Han producido fuentes de luz que por primera vez emiten luz de alta intensidad en una sola dirección. Esto reduce las pérdidas por dispersión, lo que hace que la tecnología sea extremadamente eficiente desde el punto de vista energético.

Las pantallas QLED están en el mercado desde hace algunos años. Son conocidos por su brillo, colores intensos, que se producen utilizando lo que se conoce como tecnología de puntos cuánticos:QLED significa diodo emisor de luz de puntos cuánticos. Los investigadores de ETH Zurich ahora han desarrollado una tecnología que aumenta la eficiencia energética de los QLED. Al minimizar las pérdidas por dispersión de luz dentro de los diodos, una mayor proporción de la luz generada se emite al exterior.

Los QLED convencionales consisten en una multitud de nanocristales semiconductores esféricos, conocidos como puntos cuánticos. En una pantalla cuando estos nanocristales se excitan desde atrás con luz ultravioleta, lo convierten en luz de color en el rango visible. El color de la luz que produce cada nanocristal depende de la composición del material.

Sin embargo, la luz que emiten estos nanocristales esféricos se dispersa en todas direcciones dentro de la pantalla; solo alrededor de una quinta parte llega al mundo exterior y es visible para el observador. Para aumentar la eficiencia energética de la tecnología, Los científicos han estado tratando durante años de desarrollar nanocristales que emitan luz en una sola dirección (hacia adelante, hacia el observador), y ya existen algunas de esas fuentes de luz. Pero en lugar de cristales esféricos, estas fuentes están compuestas por nanoplaquetas ultrafinas que emiten luz solo en una dirección:perpendicular al plano de la plaqueta.

Si estas nanoplaquetas están dispuestas una al lado de la otra en una capa, producen una luz relativamente débil que no es suficiente para las pantallas. Para aumentar la intensidad de la luz, los científicos están intentando superponer varias capas de estas plaquetas. El problema con este enfoque es que las plaquetas comienzan a interactuar entre sí, con el resultado de que la luz se emite de nuevo no solo en una dirección sino en todas las direcciones.

Apilados y aislados entre sí

Chih-Jen Shih, Catedrático de Química Técnica en ETH Zurich, y su equipo de investigadores ha apilado plaquetas semiconductoras extremadamente delgadas (2,4 nanómetros) de tal manera que están separadas entre sí por una capa aislante aún más delgada (0,65 nanómetros) de moléculas orgánicas. Esta capa evita las interacciones físico-cuánticas, lo que significa que las plaquetas emiten luz predominantemente en una sola dirección, incluso cuando se apilan.

"Cuantas más plaquetas apilemos unas sobre otras, cuanto más intensa se vuelve la luz. Esto nos permite influir en la intensidad de la luz sin perder la dirección de emisión preferida, "dice Jakub Jagielski, estudiante de doctorado en el grupo de Shih y primer autor del estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza . Así es como los científicos lograron producir un material que por primera vez emite luz de alta intensidad en una sola dirección.

Luz azul muy eficiente energéticamente

Usando este proceso, los investigadores han producido fuentes de luz para azul, verde, luz amarilla y naranja. Dicen que el componente de color rojo, que también es necesario para las pantallas, aún no se puede realizar con la nueva tecnología.

En el caso de la luz azul recién creada, alrededor de dos quintas partes de la luz generada llega al ojo del observador, en comparación con solo una quinta parte con la tecnología QLED convencional. "Esto significa que nuestra tecnología requiere solo la mitad de energía para generar luz de una intensidad determinada, "Dice el profesor Shih. Para otros colores, sin embargo, la ganancia de eficiencia lograda hasta ahora es menor, por lo que los científicos están llevando a cabo más investigaciones con miras a aumentar esto.

En comparación con los LED convencionales, la nueva tecnología tiene otra ventaja, como enfatizan los científicos:los nuevos QLED apilados son muy fáciles de producir en un solo paso. También es posible aumentar la intensidad de los LED convencionales colocando varias capas emisoras de luz una encima de la otra; sin embargo, esto debe hacerse capa por capa, lo que hace que la producción sea más compleja.