Investigadores de la Universidad Jaume I, en Castellón, han mejorado el rendimiento de dispositivos de luz blanca con puntos cuánticos, unas diminutas partículas semiconductoras. El avance se podrá aplicar en futuros LED, más económicos y eficientes, destinados a iluminar las pantallas de alta definición.

LED blancos con la combinación de puntos cuánticos de distintos colores. / UJI

Los puntos cuánticos (QD, por sus siglas en inglés) son partículas semiconductoras muy pequeñas, de solo unos pocos nanómetros, de gran interés en nanotecnología por sus propiedades ópticas y electrónicas distintas a las de las partículas grandes.

Ahora, una investigación de la Universidad Jaume I de Castelló (UJI) ha avanzado en el diseño de LED blancos basados en estos puntos cuánticos con el  objetivo de mejorar la iluminación en pantallas de alta definición, entre otras aplicaciones. Los resultados de este trabajo, dirigido por el profesor de Física Aplicada Iván Mora Seró  y miembro del Instituto de Materiales Avanzados (INAM), se han publicado en la revista Nano Research.

Se ha mejorado el diseño de LED blancos basados en puntos cuánticos con el objetivo de mejorar la iluminación en pantallas de alta definición

"Hemos estudiado la estabilidad de la emisión de luz blanca de los LED en función de sus distintos componentes de color –azul, verde, rojo y naranja– mediante técnicas electroópticas", argumenta Mora Seró. El investigador explica que los puntos cuánticos permiten obtener un grado de pureza en el color de la iluminación, "fundamental para conseguir pantallas –para ordenadores, televisiones, etc.– más finas y con una iluminación de mejor calidad, como es el caso de las llamadas pantallas QD TV SUHD, televisión de puntos cuánticos (quantum dots) con super ultra high definition".

El objetivo de la investigación de Mora Seró también es avanzar en la evolución de los LED, a la vez que conseguir dispositivos de luz más económicos, menos contaminantes y que presentan una eficiencia energética más elevada. Porque, según señala, "entre un 15 y un 20% de la energía mundial se dedica a la iluminación; en consecuencia, obtener fuentes de luz más baratas y eficientes resulta una contribución fundamental de cara al ahorro energético y a retos globales como el calentamiento global y el cambio climático".

Puntos cuánticos azules, verdes, naranjas y rojos

Este estudio se basa en el desarrollo de una tecnología de LED que utiliza puntos cuánticos para una emisión de luz con colores más puros. El color con el que emiten los puntos cuánticos depende de su tamaño y puede ser controlado en los procesos de síntesis química. Así se han preparado LED con puntos cuánticos con emisión en azul, verde, naranja y rojo para formar, finalmente, LED blancos con la combinación de puntos cuánticos de distintos colores.

Los puntos cuánticos permiten obtener colores más puros y, por tanto, una mayor definición en las pantallas

La estabilidad de la emisión, así como la brillantez y eficiencia, han sido significativamente estudiadas. "Los puntos cuánticos presentan una emisión muy estrecha en términos de longitud de onda, lo que permite obtener colores más puros y, por tanto, una mayor definición en las pantallas", subraya el científico.

El mismo equipo de investigación del INAM de la UJI está aplicando esta experiencia a nuevos puntos cuánticos formados con perovskitas de haluro que exhiben una anchura de emisión todavía menor y, por tanto, un potencial mayor de cara a mejorar las prestaciones actuales de definición de color.

Este trabajo se enmarca en la línea de investigación del proyecto No Limit. El profesor Iván Mora Seró consiguió el año pasado una Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de dos millones de euros para producir células solares con materiales de naturaleza diversa, como los puntos cuánticos coloidales y las perovskitas de haluro.

Referencia bibliográfica:

Bruno Clasen Hames, Iván Mora-Seró i Rafael S. Sánchez “Device performance and light characteristics stability of quantum-dot-based white-light-emitting diodes”. Nano Research, 11, (2018) 1575–1588