Como uma célula solar permitirá fabricar telas de 10.000 ppi

Ilustração da tela meta-OLED e da camada metafotônica de base, que melhora o brilho e as cores da tela.

Tela de OLEDs

Reaproveitando uma pesquisa para fazer painéis solares mais finos, pesquisadores criaram a base para fabricar telas de resolução ultra-alta. Essa potencial tela de OLEDs - diodos emissores de luz orgânicos - promete imagens mais brilhantes, com cores mais puras e mais de 10.000 píxeis por polegada - para comparação, os celulares mais modernos têm telas entre 400 e 500 píxeis por polegada.

Ao trabalhar com eletrodos usados em painéis solares ultrafinos, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram uma nova arquitetura de OLED que reduz a espessura dos componentes e mantém sua alta eficiência energética. A equipe vinha trabalhando em uma tecnologia de metassuperfícies dinâmicas que controlam a luz com vistas a fabricar um painel solar ultrafino - metassuperfícies são superfícies cheias de ranhuras ou saliências que funcionam como antenas e espelhos para a luz.

Ocorre que uma célula solar é como um píxel de tela funcionando ao contrário: Enquanto uma célula solar pega a luz e gera eletricidade, o píxel pega a eletricidade e gera a luz.

"Nós tiramos vantagem do fato de que, em nanoescala, a luz pode fluir em torno dos objetos de modo parecido com a água," explicou o professor Mark Brongersma. "O campo da fotônica em nanoescala continua trazendo novas surpresas e agora estamos começando a impactar tecnologias reais. Nossos projetos funcionaram muito bem para células solares e agora temos a chance de impactar as telas da próxima geração."

A tecnologia fotônica é a mesma dos metamateriais usados nos mantos de invisibilidade.
[Imagem: Won-Jae Joo et al. - 10.1126/science.abc8530]

Tela de metassuperfície

A inovação crucial por trás do painel solar e do novo OLED é uma camada de metal reflexivo com ondulações em nanoescala, chamada metassuperfície óptica. A metassuperfície pode manipular as propriedades reflexivas da luz e, assim, permitir que as diferentes cores ressoem nos píxeis. Essas ressonâncias são essenciais para facilitar a extração de luz dos OLEDs.

"Isso é semelhante ao modo como os instrumentos musicais usam ressonâncias acústicas para produzir tons bonitos e facilmente audíveis," comparou Brongersma.

Ocorre que os emissores vermelhos, por exemplo, têm um comprimento de onda de luz maior do que os emissores azuis, o que, nos OLEDs RGB convencionais se traduz em subpíxeis de alturas diferentes. Isso é inconveniente porque, para criar uma tela plana, os materiais depositados acima dos emissores de luz devem ser dispostos em espessuras desiguais.

O que a equipe criou foi um OLED no qual as ondulações da camada de base permitem que cada píxel tenha a mesma altura, facilitando o processo de fabricação.

Em comparação com os OLEDs brancos filtrados por cor - como os que são usados nas TVs OLED -, os novos píxeis apresentaram uma pureza de cor mais alta e um aumento de duas vezes na eficiência de luminescência - uma medida de quão brilhante é a tela em comparação com quanta energia ela gasta. E, como são fabricados em nanoescala, eles permitem uma densidade de até 10.000 píxeis por polegada.

A tecnologia foi repassada à Samsung, parceira da pesquisa, que agora está trabalhando em sua adaptação para a escala industrial.

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