Os minúsculos píxeis OLED podem ser fabricados tal como os microchips
Isto permite a produção de minúsculos píxeis OLED coloridos para ecrãs, bem como de fontes de luz precisas para a investigação e a tecnologia médica
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Os ecrãs estão a tornar-se cada vez mais pequenos e com uma nitidez cada vez maior. Isto pode ser observado, por exemplo, nos óculos de realidade aumentada ou nos visores eletrónicos das câmaras, alguns dos quais têm uma diagonal de ecrã inferior a um centímetro.
No entanto, quanto menores forem os píxeis do ecrã, mais difícil é a sua fabricação. Os díodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) revelam-se muito promissores para píxeis particularmente pequenos. Ao contrário dos díodos emissores de luz convencionais, não são feitos de cristais, mas sim de compostos à base de carbono. Enquanto os díodos emissores de luz convencionais ficam mais fracos à medida que os cristais são cortados em tamanhos mais pequenos, os materiais emissores de luz orgânicos podem ser utilizados para produzir píxeis minúsculos, mas brilhantes.
Até agora, os materiais orgânicos emissores de luz não eram adequados para os métodos de fabrico de alta precisão utilizados na indústria de semicondutores. A fotolitografia utilizada nesta indústria envolve solventes e outros produtos químicos que atacam e degradam quimicamente as moléculas orgânicas.
Fotorresistências para litografia
Os investigadores da ETH de Zurique conseguiram agora produzir moléculas luminescentes orgânicas adequadas para a fotolitografia: produziram polímeros luminescentes em várias cores que funcionam como fotorresistentes, resistindo simultaneamente a condições químicas adversas. Os polímeros podem ser aplicados num chip semicondutor. As propriedades dos fotorresistentes sofrem reticulação quando expostas à luz UV, permitindo a criação de estruturas geométricas em escala fina.
«Desenvolvemos uma nova classe de moléculas de cadeia longa que podem ser transformadas em píxeis OLED através da exposição direta à luz», afirma Yinyin Bao, que realizou investigação na ETH de Zurique e é atualmente professor na Universidade de Helsínquia. Liderou a investigação em conjunto com o professor Chih-Jen Shih, da ETH. Publicaram agora as suas descobertas na revista página externa *Nature*.
Camada protetora, núcleo luminescente
Para proteger as sensíveis moléculas luminescentes de produtos químicos agressivos, os investigadores desenvolveram um complexo molecular baseado no princípio «núcleo-invólucro»: no seu centro encontra-se a molécula emissora de cor. À sua volta, há braços dispostos num padrão em forma de estrela, cujas extremidades reagem à luz UV. Quando expostas à luz, estas extremidades formam ligações cruzadas com os braços de outras «estrelas». Isto torna o material insolúvel nessa área, uma propriedade utilizada na fotolitografia.
A parte interna dos braços também desempenha uma função importante: mantém as extremidades reativas afastadas da molécula luminescente, protegendo-a assim. Um coautor do estudo, da Universidade RMIT, em Melbourne, investigou mais a fundo este efeito protetor utilizando simulações computacionais.
«Separamos as duas funções espacialmente», explica o professor Shih, da ETH. «A molécula emissora de luz fica protegida no interior, enquanto os grupos reativos de reticulação ficam no exterior. Isto permite que o fotorresistente reaja durante a litografia sem causar danos significativos ao núcleo emissor de luz.»
Imagem fluorescente multicolorida com a mais alta resolução até à data
Os investigadores demonstraram com que precisão é possível padronizar materiais luminescentes de diferentes cores utilizando este método, com uma imagem de teste de alta resolução: produziram uma imagem de um papagaio arara com 300 por 430 micrómetros, composta por 250 por 350 píxeis. Trata-se de uma imagem estática composta por cores fluorescentes – por outras palavras, ainda não é um ecrã. Nesta imagem, os píxeis não são feitos para brilhar eletricamente, mas são excitados por luz externa, o que faz com que emitam fluorescência. A imagem é a imagem multicolorida com a mais alta resolução composta por cores fluorescentes até à data, produzida através de fotolitografia.
Os investigadores demonstraram que o método também pode ser utilizado para produzir díodos emissores de luz alimentados eletricamente, utilizando outra imagem de teste: um logótipo da ETH brilhante com 1 por 2,4 milímetros. Este foi desenvolvido em colaboração com o grupo liderado por Hua Wang, professor de eletrónica na ETH Zurique.
Em seguida, os investigadores pretendem reduzir ainda mais o tamanho dos píxeis dos díodos emissores de luz. Para, em última análise, produzir um ecrã funcional, ainda são necessários componentes eletrónicos que permitam controlar os píxeis individualmente, de forma independente uns dos outros.
Shih vê aplicações potenciais não só em ecrãs pequenos, mas também em minúsculas fontes de luz para a tecnologia médica e em dispositivos para investigação biológica e neurocientífica. «Podemos utilizar isto para gerar luz em pequena escala e com alta precisão, exatamente onde é necessária», afirma Shih. Os minúsculos OLEDs poderiam, por exemplo, ser utilizados em equipamento de investigação para examinar células biológicas individuais de forma direcionada ou para estimular células nervosas numa placa de Petri com luz. Fontes de luz muito pequenas e controláveis com precisão poderiam ser produzidas diretamente em microchips utilizando esta nova abordagem e poderiam também ser úteis em microscopia e sensores.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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