Chih-Jen Shih está muy satisfecho con su avance: "Hasta la fecha, nadie ha logrado producir luz verde tan pura como nosotros", dice el profesor de Ingeniería Química en su laboratorio en ETH Zurich. Señala un ultra-diodo emisor de luz LED flexible y 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 resolución ultra alta utilizadas para televisores y teléfonos inteligentes. Los dispositivos electrónicos primero deben ser capaces de producir luz roja, azul y verde ultra pura para permitir la próxima generaciónde pantallas para mostrar imágenes más claras, más nítidas, más detalladas y con una gama de colores más refinada. En su mayor parte, esto ya es posible para la luz roja y azul; sin embargo, la luz verde ha alcanzado los límites de la tecnología..
Esto se debe principalmente a la percepción humana, ya que el ojo puede distinguir entre tonos verdes más intermedios que los rojos o azules. "Esto hace que la producción técnica de verde ultra puro sea muy compleja, lo que nos crea desafíos cuando se trata depara desarrollar tecnología y materiales ", dice Sudhir Kumar, coautor principal del informe.
Hasta 99 por ciento de verde ultra puro
Resulta claro a partir de la referencia al estándar Rec.2020 cuánto progreso ha realizado la luz ultraverde de Shih en el desarrollo de la próxima generación de pantallas. El estándar internacional define los requisitos técnicos para la resolución ultra alta conocida como "Ultra HD " muestra y proporciona un marco para una mayor investigación y desarrollo. 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 tonos de color.
El verde ultra puro juega un papel clave en la extensión de la gama de colores, o gama. En última instancia, se crean nuevos tonos a través de la mezcla técnica de tres colores base: rojo, azul y verde. Cuanto más puros sean los colores base, más amplia será la gamade tonos que puede mostrar una pantalla. El nuevo LED de Shih está en línea con el 97 a 99 por ciento del estándar Rec. 2020. En comparación, las pantallas de TV en color más puras disponibles actualmente en la cobertura del mercado en promedio solo 73.11 a 77.72 por ciento; ninguna excede 80por ciento.
Tecnología LED de bajo costo y producible
Wendelin Stark, Profesor ETH de Ingeniería de Materiales Funcionales, junto con investigadores de Corea del Sur y Taiwán, también contribuyeron a los resultados del proyecto, que se han publicado en la revista científica Nano letras . Shih no solo hizo un gran avance en términos de resultados, sino también en el material y el método. Él y sus colegas han desarrollado efectivamente un diodo emisor de luz flexible y ultradelgado capaz de emitir luz verde pura usando una habitación simpleprocesos de temperatura.
Shih dice que este es el segundo aspecto de su avance y es al menos igualmente importante, ya que hasta ahora se requerían procesos de alta temperatura para producir luz pura con tecnología LED. "Porque pudimos realizar todo el proceso a temperatura ambiente, hemos abierto oportunidades para la producción industrial simple y de bajo costo de diodos emisores de luz ultra-verdes 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 indio y galio InGaN; sin embargo, este material no tiene las propiedades ideales para la producción de luz verde ultra pura.
Por lo tanto, el equipo de Shih usó perovskita, un material que también se usa en la fabricación de células solares y que puede convertir la electricidad en luz de manera relativamente eficiente. También es económico y ayuda a que el proceso de fabricación sea simple y rápido: solo lleva la mitaduna hora para limpiar químicamente la perovskita y prepararla para usar, dice Shih.
El material de perovskita en el diodo emisor de luz de Shih tiene un espesor 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, ellos cristales no deben ser más gruesos o más delgados. Estos diodos emisores de luz flexibles y ultrafinos son tan flexibles como una hoja de papel. Por lo tanto, se pueden producir de manera económica y rápida utilizando el proceso de rollo a rollo existente, por ejemplo. Shihdice que esto también beneficiará 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 ultra-verdes. El siguiente paso para Shih es mejorar primero la eficiencia. Hoy, su LED funciona con una eficiencia del 3 por ciento al convertir electricidada la luz; en comparación, las pantallas de TV actualmente disponibles en el mercado tienen valores de eficiencia del 5 al 10 por ciento.
Shih espera que la próxima versión sea de 6 a 7 por ciento más eficiente. También ve potencial de mejora en la vida útil de su diodo emisor de luz. Actualmente, se ilumina durante aproximadamente dos horas, mientras que las pantallas disponibles en el mercado deberíantrabajar por muchos años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Original escrito por Florian Meyer. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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