Logran fabricar primer LED que emite en diferentes colores y, naturalmente, gracias al grafeno

Actualmente, todos los diodos emisores de luz (LED) emiten luz de un solo color, que está predefinido durante la fabricación, esto va a cambiar.

Ahora, científicos han demostrado que un LED no sólo puede ser sintonizado para emitir diferentes colores de luz, pero también puede hacerlo a través de casi todo el espectro visible: desde el azul (longitud de onda de 450 nm) a rojo ( longitud de onda de 750 nm), básicamente todos los colores, menos los azules y violetas oscuros.

La clave para lograr el LED de color sintonizable es hacerlo de grafeno.

Este LED es el primero basado en grafeno, además de ser el primer LED de color sintonizable.

Las aplicaciones del nuevo LED incluyen pantallas LED ajustables en color, de alta calidad para televisores y dispositivos móviles, lámparas LED de colores ajustables, y potencial para una variedad de futuros dispositivos fotónicos basados ​​en el grafeno.

Los investigadores, dirigidos por el profesor Tian Ling-Ren en la Universidad de Tsinghua en Beijing, hicieron el material emisor de luz de la interfaz de dos formas diferentes de grafeno.

Estas formas son el óxido de grafeno (GO), que se produce a partir de grafito de bajo costo, y óxido de grafeno reducido (rGO), que es una forma más prístina de GO.

La interfaz de la GO y rGO es un tipo especial de GO parcialmente reducido que tiene propiedades físicas, químicas y ópticas que se encuentran en algún lugar entre las de GO y rGO.

La propiedad más importante es que tiene una serie de niveles discretos de energía, lo que permite en última instancia, la emisión de luz en muchas energías diferentes, o colores.

La aparición de esta propiedad es especialmente interesante porque, por su cuenta, ni GO ni rGO (o cualquier otra forma conocida de grafeno) pueden emitir ninguna luz en absoluto.

Esto es debido a que ningún material de grafeno tenía el tamaño adecuado de “gap”, que es la distancia entre dos bandas de energía que los electrones tienen que saltar para conducir la electricidad o emitir luz. Mientras GO tiene una banda extremadamente grande, rGO tiene una banda cero.

El GO interfacial parcialmente reducido en realidad tiene muchas bandas intermedias como resultado de cómo se produce la mezcla, no como una transición suave, sino en la forma de nanoclusters rGO incrustados dentro de la capa GO.

Debido a que estos nanoclusters rGO se reducen a diferentes grados en la interfase, presentan variaciones en sus niveles de energía y, en consecuencia, en el color de la luz emitida.
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Estos niveles de energía pueden ser fácilmente modulados cambiando el voltaje aplicado o por dopaje químico, que estimula selectivamente un solo color de la luminiscencia y permite un ajuste del color del LED.

El hecho de que esta es la primera observación de luminiscencia en un sistema basado en grafeno allana el camino hacia el uso de grafeno como una fuente de luz en futuros dispositivos fotónicos basados ​​en el grafeno.

LEDs convencionales sólo emiten una longitud de onda fija de luz y por lo tanto las tecnologías de visualización requieren una mezcla de LEDs rojos, verdes, y azules.

Si se utiliza una tecnología de LED de color sintonizable basada en grafeno, las pantallas flexibles y a todo color se pueden fabricar de una manera simple.

En su trabajo, los investigadores diseñaron, fabricaron y probaron 20 LEDs basados ​​en grafeno.

En general, los dispositivos demostraron buen brillo, pero baja eficiencia, que planean mejorar.

Otro inconveniente del prototipo actual es un muy corto tiempo de vida de las emisiones de menos de un minuto más o menos, en condiciones ambientales y de alrededor de 2 horas al vacío.

Los investigadores atribuyen la corta vida a la oxidación en el aire y predicen que los revestimientos protectores pueden mejorar esta área.

Una forma de mejorar su eficiencia sería mediante el uso de materiales semiconductores tipo n combinados con el grafeno.

La corta vida también podría mejorarse mediante sellado al vacío.

La comercialización se puede esperar en un par de años dado que el método es simple y de bajo costo.

Fuente: PhysOrg