Pesquisadores do MIT, em colaboração com a Samsung, descobriram uma técnica que pode aumentar significativamente a vida útil de LEDs feitos com pontos quânticos, o que pode revolucionar a eficiência energética de displays digitais, como TVs de tela plana e dispositivos de realidade aumentada.

O estudo, publicado na revista Science Advances, analisa as mudanças microscópicas que ocorrem dentro dos LEDs que utilizam pontos quânticos, partículas semicondutoras em escala nanométrica que emitem luz colorida pura. Embora esses pontos quânticos já sejam utilizados em alguns dos displays de computador e televisão de melhor qualidade, a limitação na vida útil dos LEDs de pontos quânticos (QD-LEDs) tem impedido sua adoção em larga escala.

Encapsulamento com resina para maior durabilidade

A pesquisa revelou que encapsular os QD-LEDs em uma resina à base de acrilato pode prolongar sua vida útil, minimizando a degradação física que ocorre durante seu funcionamento. Os pesquisadores demonstraram que essa técnica simples e escalável pode aumentar a estabilidade e o desempenho dos dispositivos, resultando em uma melhoria de até 5.000 vezes na vida útil dos LEDs azuis.

Vladimir Bulović, professor de Tecnologia Emergente do MIT e principal autor do estudo, afirmou: "As descobertas sobre como e por que os LEDs de pontos quânticos são modificados durante a operação abrem a possibilidade de resolver tudo o que impede a comercialização de displays QD-LED". Bulović foi acompanhado por Ruiqi Zhang, estudante de engenharia elétrica e ciências da computação, e outros colaboradores do MIT e da Samsung.

Desafios na comercialização dos LEDs de pontos quânticos

Apesar dos avanços, a comercialização dos QD-LEDs ainda enfrenta desafios, especialmente em relação à estabilidade dos LEDs azuis, que são 50 a 100 vezes menos estáveis do que os vermelhos e verdes. Ruiqi Zhang destacou que, se usados em um display, a vida útil desses LEDs azuis pode ser de apenas alguns meses.

Para entender melhor a degradação, os pesquisadores desenvolveram uma técnica para examinar a estrutura interna dos QD-LEDs em escala nanométrica. Eles descobriram que, durante a operação, as camadas funcionais dos LEDs azuis sofrem degradação, perdendo espessura e alterando sua morfologia. Essa degradação é parcialmente causada pela liberação excessiva de hidrogênio e oxigênio durante o funcionamento.

A encapsulação com resina não apenas inibe essa degradação, mas também impede a formação de umidade que pode afetar negativamente os LEDs. Apesar dos resultados promissores, os pesquisadores reconhecem que a técnica não elimina todas as fontes de degradação e estão explorando a adição de camadas extras para melhorar ainda mais a eficiência e a durabilidade dos QD-LEDs.

Bulović concluiu: "Esta versão dos LEDs de pontos quânticos seria melhor do que qualquer coisa disponível atualmente—mais simples de produzir, mais eficiente e com desempenho superior. Isso poderia abrir novas possibilidades para o uso dessa tecnologia em sensores, lasers e muito mais".