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Investigadores de la universidad de la Florida puede ayudar a resolver el debate público sobre el futuro de las  fuentes de iluminación en los Estados Unidos: bombilla incandescente de Edison o las más eficientes energéticamente, las lámparas fluorescentes compactas. Podría ser ninguna de ellas.

En cambio, las necesidades futuras de iluminación de los Estados Unidos pueden ser suministrado por un nuevo tipo de diodo emisor de luz , o LED, que evoca la luz del mundo invisible de los puntos cuánticos (QD). Según un artículo publicado en la edición en línea actual de la revista  Nature Photonics, mover un QD LED del laboratorio al mercado está a un paso más cercano a la realidad gracias a un nuevo proceso de fabricación, diseñado por primera vez por dos equipos de investigación en el departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería.

«Nuestro trabajo abre el camino para la fabricación eficiente y estable de puntos cuánticos basados en LED con un coste realmente bajo, lo cual es muy importante si queremos ver  un uso generalizado de estos LEDs comerciales en grandes superficies  a todo color de las pantallas planas o como fuentes de iluminación de estado sólido para reemplazar las luces incandescentes y fluorescentes existentes «, dijo Xue Jiangeng, el líder de la investigación y profesor asociado de ciencia de los materiales e ingeniería «Los costes de fabricación se redujeron significativamente para estos dispositivos, en comparación con la forma convencional de hacer dispositivos semiconductores LED «.

Una parte importante de la investigación llevada a cabo por el equipo de Xue se centró en la mejora de los LED’s orgánicos. Estos semiconductores son estructuras de varias capas compuestas por materiales orgánicos finos, como los polímeros plásticos, que se utilizan para encender los sistemas de visualización en monitores de ordenador, pantallas de televisión, así como los dispositivos más pequeños, como reproductores MP3, teléfonos móviles, relojes, y otros electrónicos portátiles dispositivos. Los OLED son cada vez más populares entre los fabricantes, ya que utilizan menos energía y generan imágenes más brillantes y nítdas que las producidas por las pantallas LCD convencionales. Paneles ultradelgados  OLED también se utilizan como sustitutos de las bombillas tradicionales y pueden ser la próxima gran novedad  en 3-D.

Como complemento del equipo de Xue. otro encabezado por Paul Holloway, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad de Florida,  que ahondó en  puntos cuánticos. Estas nanopartículas son pequeños cristales de sólo unos pocos nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho, compuesta de una combinación de átomos de  zinc, azufre, selenio y cadmio. Cuando son excitados por la electricidad, los puntos cuánticos emiten una serie de luces de colores. Los colores individuales varían en función del tamaño de los puntos. El ajuste de los colores se consigue controlando el tamaño de los puntos cuánticos durante el proceso de síntesis.

Al integrar el trabajo de ambos equipos, los investigadores crearon un híbrido de alto rendimiento LED, compuesto por capas orgánicas y QD base. Hasta hace poco, sin embargo, los ingenieros de la Universidad de Florida y en otros lugares se han en un enfrentado con un problema de fabricación que impedía el desarrollo comercial. Un proceso industrial conocido como deposición al vacío es la forma común de situar las moléculas orgánicas necesarias en el lugar para llevar la electricidad a los puntos cuánticos. Sin embargo, un proceso de fabricación diferente llamado spin-coating, se utiliza para crear una capa muy fina de puntos cuánticos. Tener que utilizar dos procesos separados ralentiza la producción y eleva los costos de fabricación.

De acuerdo con el artículo de Nature Photonics, los investigadores de la UF superaron este obstáculo con una estructura de sistema patentado que permite depositar todas las partículas y moléculas necesarias en el LED en su totalidad con spin-coating. La estructura del dispositivo también mejoró significativamente los rendimientos de la eficiencia del dispositivo y la vida útil en comparación con informes anteriores de dispositivos QD basados en LED.

Spin-coating, no puede ser la solución final de fabricación, sin embargo. «En términos de fabricación del producto real, hay muchas otras etapas de procesamiento continuo de alto rendimiento «roll-to-roll«, procesos de impresión o recubrimiento que podríamos utilizar para la fabricación de pantallas de gran área o dispositivos de iluminación», dijo Xue. «Esto seguirá siendo un tema de futuras investigaciones y desarrollo para la universidad y una empresa de nueva creación, NanoPhotonica, que ha licenciado la tecnología y se encuentra en medio de un programa de desarrollo de la tecnología para aprovechar el avance de fabricación.»

Fuente:  Universidad de la Florida