Pesquisadores fabricaram pixels luminosos tão pequenos que uma tela poderia alinhar 21 000 deles em um comprimento de apenas 2,54 cm (1 polegada).
No centro do experimento estão os pontos quânticos. Esses minúsculos cristais semicondutores, com alguns nanômetros de largura, podem emitir uma cor precisa quando recebem energia. Eles já são usados em algumas telas, mas fabricar padrões extremamente finos com eles representa um problema: os tratamentos necessários podem danificar sua superfície e reduzir seu desempenho.
Pixels de tela.
Nikhil Manan · Pexels
Para entender o processo, a superfície de um ponto quântico é envolvida por pequenas moléculas chamadas ligantes. Elas ajudam a preservar suas propriedades. A fotolitografia, uma técnica que utiliza luz para desenhar padrões microscópicos, pode modificar essas moléculas. O pixel assume então o formato correto, mas o material luminoso pode funcionar pior.
A equipe de Chang Gu, da Academia Chinesa de Ciências, desenvolveu um processo reversível. Uma primeira luz conecta temporariamente os ligantes entre si para fixar os pontos quânticos nos locais desejados. Outro comprimento de onda permite desfazer essas ligações posteriormente. Assim, a superfície dos nanocristais recupera uma organização próxima à do seu estado inicial.
Esse método permite separar duas etapas antes difíceis de conciliar: desenhar padrões muito finos e, em seguida, preservar as propriedades luminosas do material. Em seus dispositivos eletroluminescentes, os pesquisadores mediram uma eficiência quântica externa de até 24,41%. Esse número corresponde à proporção das cargas elétricas injetadas que resulta em fótons que saem do dispositivo.
Os pesquisadores levaram então a miniaturização muito mais longe. Seu dispositivo nanométrico alcança 21 000 pixels por polegada, ou cerca de 827 pixels por milímetro. Mesmo nessa densidade, sua eficiência quântica externa máxima chega a 17,08%.
Na prática, uma densidade desse tipo interessa sobretudo a dispositivos nos quais a imagem precisa continuar detalhada em uma superfície minúscula. Microtelas posicionadas muito perto dos olhos, especialmente em certos óculos ou capacetes, estão entre os usos possíveis. O método também poderia servir para fabricar outros componentes optoeletrônicos baseados em pontos quânticos.
Agora resta passar de pequenos dispositivos de laboratório para superfícies maiores, mantendo a precisão do processo. Os autores apresentam sua técnica como uma plataforma de fabricação, o que deixa para estudos futuros sua compatibilidade com linhas industriais e diferentes tipos de pontos quânticos.