Valencià:
Investigadors de la Universitat Jaume I (UJI) han demostrat que noves nanolàmines semiconductores sintetitzades als laboratoris poden millorar la lluminositat de LED, làsers i pantalles LCD d’ordinadors o televisors perquè permeten minimitzar les pèrdues energètiques respecte als materials semiconductors actuals. Les conclusions de la recerca desenvolupada pel Grup de Química Quàntica de l’UJI, en col·laboració amb la Universitat Tècnica de Berlín i la Universitat Estatal de Bielorússia, s’acaben de publicar en les revistes Nature Nanotechnology i Nano Letters.
Els materials semiconductors convencionals, imprescindibles per a l’optoelectrònica moderna, emeten llum en totes les direccions i, en conseqüència, en molts dispositius òptics pateixen pèrdua d’energia. Per tal d’aconseguir una major direccionalitat «actualment se solen utilitzar filtres i la llum que no els passa, es perd. Aquesta circumstància, en el cas dels monitors LCD, suposa pèrdues de quasi el 50% de la llum», argumenta Juan Ignacio Climente, científic del Grup de Química Quàntica de l’UJI, qui comenta que les noves nanolàmines «en emetre ja en la direcció desitjada, estalvien el filtre i les pèrdues associades».
Els investigadors han demostrat que aquesta nova classe de material semiconductor, fabricat amb cèl·lules de cadmi, té la capacitat d’absorbir llum tant ultraviolada com visible procedent de qualsevol direcció i reemetre-la, sobretot, en perpendicular a la superfície. Climente explica que aquest comportament únic «es deu a la geometria en 2D d’aquests objectes nanoscòpics i aporta qualitats molt interessants».
PRÒXIMA GENERACIÓ DE SEMICONDUCTORS
«Els nanocristalls col·loïdals amb forma esfèrica són una tecnologia madura que va entrar en el mercat fa uns tres anys, en pantalles de mòbils i tauletes i de les denominades quantum dot TV», exposa Climente. «Les nanolàmines col·loïdals són la propera generació d’aquests objectes, la forma plana de les quals comporta diversos avantatges, com ara colors més brillants i purs o, com hem demostrat nosaltres, emissió molt direccional». L’emissió direccional de les nanolàmines té el seu origen en fenòmens mecano-quàntics i electrostàtics que tenen lloc en estructures tan menudes. Cadascuna de les nanolàmines té una superfície cent bilions de vegades menors que la d’un full A4.
L’estudi també demostra que l’absorció es torna fortament direccional en els anomenats «processos bifotònics», en els quals la llum d’una determinada freqüència és absorbida i subsegüentment reemesa amb el doble de freqüència. Això obri possibilitats tecnològiques addicionals en bio-marcadors o òptica no lineal, per exemple», en opinió dels investigadors.
El Grup de Química Quàntica de l’Escola Superior de Tecnologia i Ciències Experimentals de la Universitat Jaume I està especialitzat en l’estudi teòric de nanocristalls. Els seus investigadors modelen aquests sistemes amb les eines de la mecànica quàntica per a entendre i predir el seu comportament físic.
Més informació:
Nature Nanotechnology, doi:10.1038/nnano.2017.177
Nano Letters, doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03052

Español:
Investigadores de la Universitat Jaume I (UJI) han demostrado que nuevas nanoláminas semiconductoras sintetizadas en los laboratorios pueden mejorar la luminosidad de LED, láseres y pantallas LCD de ordenadores o televisores porque permiten minimizar las pérdidas energéticas respecto a los materiales semiconductores actuales. Las conclusiones de la investigación desarrollada por el Grupo de Química Cuántica de la UJI, en colaboración con la Universidad Técnica de Berlín y la Universidad Estatal de Bielorrusia, se acaban de publicar en las revistas Nature Nanotechnology y Nano Letters.
Los materiales semiconductores convencionales, imprescindibles para la optoelectrónica moderna, emiten luz en todas las direcciones y, en consecuencia, en muchos dispositivos ópticos sufren pérdida de energía. Para conseguir una mayor direccionalidad «actualmente se suelen utilizar filtros y la luz que no los pasa, se pierde. Esta circunstancia, en el caso de los monitores LCD, supone pérdidas de casi el 50% de la luz», argumenta Juan Ignacio Climente, científico del Grupo de Química Cuántica de la UJI, quien comenta que las nuevas nanoláminas «al emitir ya en la dirección deseada, ahorran el filtro y las pérdidas asociadas».
Los investigadores han demostrado que esta nueva clase de material semiconductor, fabricado con células de cadmio, tiene la capacidad de absorber luz tanto ultravioleta como visible procedente de cualquier dirección y reemitirla, sobre todo, en perpendicular a la superficie. Climente explica que este comportamiento único «se debe de a la geometría en 2D de estos objetos nanoscópicos y aporta cualidades muy interesantes».

PRÓXIMA GENERACIÓN DE SEMICONDUCTORES
«Los nanocristales coloidales con forma esférica son una tecnología madura que entró en el mercado hace unos tres años, en pantallas de móviles y tabletas y en las denominadas quantum dot TV», expone Climente. «Las nanoláminas coloidales son la próxima generación de estos objetos, cuya forma plana comporta varias ventajas, como colores más brillantes y puros o, como hemos demostrado nosotros, emisión muy direccional». La emisión direccional de las nanoláminas tiene su origen en fenómenos mecanocuánticos y electrostáticos que tienen lugar en estructuras tan pequeñas. Cada una de las nanoláminas tiene una superficie cien billones de veces menor que la de una hoja A4.
El estudio también demuestra que la absorción se vuelve fuertemente direccional en los llamados «procesos bifotónicos», en los que la luz de una determinada frecuencia es absorbida y subsiguientemente reemitida con el doble de frecuencia. Esto abre posibilidades tecnológicas adicionales en biomarcadores u óptica no lineal, por ejemplo», en opinión de los investigadores.


El Grupo de Química Cuántica de la Escuela Superior de Tecnología y Ciencias Experimentales de la Universitat Jaume I está especializado en el estudio teórico de nanocristales. Sus investigadores modelan estos sistemas con las herramientas de la mecánica cuántica para entender y predecir su comportamiento físico.

Más información:

Nature Nanotechnology, doi:10.1038/nnano.2017.177
Nano Letters, doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03052