Nova tecnologia de ponto quântico azul pode levar a telas mais eficientes em termos de energia

Imagens de microscópio eletrônico de amostras experimentais usando diferentes combinações químicas. Crédito: ©2022 Nakamura et al.

Pontos quânticos são cristais em nanoescala capazes de emitir luz de cores diferentes. Dispositivos de exibição baseados em pontos quânticos prometem maior eficiência de energia, brilho e pureza de cor do que as gerações anteriores de monitores. Das três cores normalmente necessárias para exibir imagens coloridas (vermelho, verde e azul), a última provou ser difícil de produzir.

Um novo método baseado na auto-organização estruturas químicas oferece uma solução e técnica de imagem de última geração para visualizar essas novas contusões pontos quânticos mostrou-se essencial para a sua criação e análise.

Olhe atentamente para a tela do seu dispositivo e você poderá ver os elementos individuais da imagem, os pixels, que compõem a imagem. Os pixels podem aparecer em quase todas as cores, mas na verdade não são o menor elemento na tela, pois geralmente são compostos de subpixels vermelhos, verdes e azuis. A intensidade variável desses subpixels dá aos pixels individuais a aparência de uma única cor em uma paleta de bilhões.

A tecnologia sub-pixel subjacente evoluiu desde os dias das primeiras TVs coloridas, e agora há várias opções possíveis. Mas o próximo grande salto provavelmente será algo chamado diodos emissores de luz de ponto quântico, ou QD-LEDs.

Já existem monitores baseados em QD-LED, mas a tecnologia ainda está amadurecendo, e as opções atuais têm algumas desvantagens, especialmente quando se trata dos subpixels azuis que eles contêm. Das três cores primárias, os subpixels azuis são os mais importantes. Por meio de um processo chamado down-conversion, luz azul é usado para gerar luz verde e vermelha. Por esse motivo, os pontos quânticos azuis exigem parâmetros físicos mais controlados.






Pontos quânticos azuis capturados pelo SMART-EM. Crédito: 2022 Nakamura et al.

Isso geralmente significa que os pontos quânticos azuis são muito complexos e caros de produzir, e sua qualidade é um fator crítico em qualquer exibição. Mas agora uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Eiichi Nakamura, do Departamento de Química da Universidade de Tóquio, tem uma solução.

“As estratégias de design anteriores para pontos quânticos azuis eram muito de cima para baixo, pegando produtos químicos relativamente grandes e colocando-os em uma série de processos para refiná-los em algo que funcionasse”, disse Nakamura.

“Nossa estratégia é de baixo para cima. Contamos com o conhecimento de nossa equipe de química auto-organizada para controlar com precisão as moléculas até que elas formem as estruturas que queremos. Pense nisso como construir uma casa de tijolos em vez de esculpir uma em pedra. É muito mais fácil para ser preciso, projete da maneira que você deseja e também é mais eficiente e econômico.”

Mas não é apenas como a equipe de Nakamura produziu seu ponto quântico azul que é especial; quando exposto à luz ultravioleta, produz uma luz azul quase perfeita, de acordo com o padrão internacional para medição de precisão de cores, conhecido como BT.2020. Isso se deve à composição química única de seu ponto, uma mistura híbrida de compostos orgânicos e inorgânicos, incluindo perovskita de chumbo, ácido málico e oleilamina. E somente através auto-organização eles podem ser persuadidos na forma necessária, que é um cubo de 64 átomos de chumbo, quatro de cada lado.

De lugar nenhum

Imagens de vídeo capturadas usando “química cinematográfica” de ponto quântico azul, incluindo uma ilustração mostrando o arranjo atômico da amostra. Crédito: ©2022 Nakamura et al.

“Surpreendentemente, um dos nossos maiores desafios foi descobrir que o ácido málico era uma peça chave do nosso quebra-cabeça químico. Levou mais de um ano tentando metodicamente coisas diferentes para encontrá-lo”, disse Nakamura.

“Talvez menos surpreendente seja que nosso outro principal desafio foi determinar a estrutura do nosso ponto quântico azul. Com 2,4 nanômetros, 190 vezes menor que o comprimento de onda da luz azul que procuramos criar com ele, a estrutura de um ponto quântico não pode ser visualizada por meios convencionais. Então nos voltamos para um ferramenta de imagem desenvolvido por alguns dos membros da nossa equipe como SMART-EM, ou “química cinematográfica”, como gostamos de chamá-lo.”

A química cinematográfica é uma evolução da imagem do microscópio eletrônico que é mais parecida com a gravação de um vídeo do que com uma imagem estática. Para capturar os detalhes estruturais do ponto quântico azul, isso é essencial, pois o nanocristal é realmente bastante dinâmico, então qualquer imagem única dele contaria apenas um pequeno pedaço de sua história. Infelizmente, o ponto quântico azul também tem uma vida útil bastante curta, embora isso fosse esperado, e a equipe agora pretende melhorar sua estabilidade usando a colaboração industrial.

Mais Informações:
Síntese de precisão e análise atomística de pontos quânticos cúbicos azuis profundos alcançados via auto-organização, Jornal da Sociedade Americana de Química (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c08227

Citar: A nova tecnologia de ponto quântico azul pode levar a telas mais eficientes em termos de energia (8 de novembro de 2022) Recuperado em 8 de novembro de 2022 de

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