Conclusões do Estudo

“Este trabalho demonstra a viabilidade de LEDs de pontos quânticos ultra-finos e de grande área que se aproximam do espectro solar”, diz Xianghua Wang, um dos autores correspondentes do estudo. “Esses dispositivos podem possibilitar displays amigáveis aos olhos da próxima geração, iluminação interna adaptativa e até fontes sintonizáveis de comprimento de onda para aplicações em horticultura ou bem-estar.”

Iluminação Natural e LEDs

Muitas pessoas preferem uma iluminação interna que pareça natural e suave. Abordagens anteriores conseguiram esse efeito com LEDs flexíveis que utilizaram corantes fosforescentes vermelhos e amarelos para criar um calor semelhante ao de velas. Uma alternativa mais recente baseia-se em pontos quânticos—pequenas partículas semicondutoras que transformam energia elétrica em luz colorida. Alguns grupos de pesquisa já usaram pontos quânticos para fabricar LEDs brancos, mas replicar o espectro completo da luz solar tem sido um desafio, especialmente nas regiões amarela e verde, onde a luz solar é mais forte. Para enfrentar este desafio, Lei Chen e seus colegas desenvolveram pontos quânticos que podem recriar aquele brilho equilibrado e semelhante ao do sol em um LED quântico branco (QLED) fino. Enquanto isso, o grupo de Wang propôs um design eficiente de material condutor que poderia funcionar eficazmente em tensões relativamente baixas.

Desenvolvimento do QLED

A equipe começou sintetizando pontos quânticos vermelhos, amarelo-esverdeados e azuis cobertos com capas de sulfeto de zinco. Eles determinaram a proporção de cores precisa necessária para combinar o espectro da luz solar natural o mais próximo possível. A seguir, montaram o QLED em um substrato de vidro de óxido de índio e estanho, intercalando polímeros condutores, a mistura de pontos quânticos, partículas de óxido metálico e finalmente uma camada superior de alumínio ou prata. A camada de pontos quânticos mediu apenas algumas dezenas de nanômetros de espessura—muito mais fina do que as camadas padrão de conversão de cor—resultando em um QLED branco com um perfil geral comparável ao papel de parede.

Resultados dos Testes Iniciais

Em testes iniciais, o QLED fino apresentou o melhor desempenho com uma fonte de alimentação de 11,5 volts (V), emitindo a máxima luz branca quente e brilhante. A luz emitida tinha mais intensidade nas ondas vermelhas e menos intensidade nas ondas azuis, o que é melhor para o sono e saúde ocular, de acordo com os pesquisadores. Objetos iluminados pelo QLED devem parecer próximos de suas cores verdadeiras, alcançando mais de 92% no índice de reprodução de cores.

Experimentos Adicionais

Em experimentos adicionais, os pesquisadores fabricaram 26 dispositivos QLED brancos, utilizando os mesmos pontos quânticos, mas diferentes materiais condutores elétricos para otimizar a tensão de operação. Essas fontes de luz exigiam apenas 8 V para alcançar a máxima saída de luz, e cerca de 80% superaram o brilho alvo para 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 Grande Projeto de Ciência e Tecnologia da Cidade de Zhongshan.