Roberta Machado
postado em 11/07/2014 14:00
Um novo tipo de tela desenvolvido nos Estados Unidos permite a fabricação de equipamentos microscópicos de alta resolução. O trabalho, descrito em um artigo publicado na edição desta semana da revista Nature, produziu um material que muda rapidamente de forma e permite a fabricação de um display com pixels mais de mil vezes menores do que os usados em televisores comuns. A tela, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Oxford, no Reino Unido, é mais fina que um fio de cabelo e poderá, com mais estudos, ser usada em eletrônicos flexíveis e semitransparentes.
O segredo dela está no seu centro, em que uma liga de germânio, antimônio e telúrio (GST) fica acomodada entre duas camadas de eletrodos transparentes. O material é um tipo de cristal usado como matéria-prima na fabricação de DVDs regraváveis e outras formas de memórias que registram dados em sua estrutura mutante. Quando submetida a certos estímulos, como altas temperaturas ou cargas elétricas, a liga muda para um estado amorfo, que ganha novas propriedades e pode mudar de cor, de acordo com a sua concentração.
O segredo dela está no seu centro, em que uma liga de germânio, antimônio e telúrio (GST) fica acomodada entre duas camadas de eletrodos transparentes. O material é um tipo de cristal usado como matéria-prima na fabricação de DVDs regraváveis e outras formas de memórias que registram dados em sua estrutura mutante. Quando submetida a certos estímulos, como altas temperaturas ou cargas elétricas, a liga muda para um estado amorfo, que ganha novas propriedades e pode mudar de cor, de acordo com a sua concentração.
Esta é a primeira vez que a matéria-prima é usada para produzir telas eletrônicas. ;Dependendo de como se aplica o pulso óptico ou elétrico, é possível determinar o estado no qual o material vai se transformar;, explica Harish Bhaskaran, pesquisador de Oxford e principal autor da pesquisa. ;De forma bastante simplista, é possível ;congelar; o material em um estado líquido solidificado, em que átomos ficam aleatoriamente posicionados, ou em um estado cristalino, com os átomos arranjados regularmente;, acrescenta.
A técnica foi testada em imagens tão pequenas que só poderiam ser vistas com a ajuda de um microscópio. As minúsculas telas criadas pelos pesquisadores são flexíveis e têm pixels separados por apenas 0,2 micrômetro. A distância, chamada de pitch, é usada para medir a resolução de uma imagem quando vista de perto: quanto menor a separação entre os pixels, melhor a qualidade da representação na tela. Em um monitor comercial de 24 polegadas, essa distância é de 250 micrômetros.
Aplicações
Outro destaque para o monitor de nanopixels é a velocidade de mudança da imagem, que chega a ser 20 mil vezes mais rápida que as tecnologias usadas atualmente na fabricação de televisores. A característica seria útil, por exemplo, na fabricação de telas tridimensionais, que exigem altíssimas taxas de atualização de imagem para manter a qualidade da resolução em uma projeção em movimento. ;O GST descrito é intrinsecamente ultrarrápido. Em aplicações de memórias de estado sólido, filmes de GST são conhecidos por mudar entre as fases amorfa e cristalina em 800 nanossegundos;, comenta, em texto publicado na Nature, Dirk Broer, pesquisador da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda.
O sistema também gasta pouca energia porque a eletricidade só é necessária para mudar os pixels de cor e não para mantê-los dessa forma. A dinâmica seria particularmente útil para a fabricação de leitores digitais, em que a mesma imagem fica estampada na tela por muitos minutos de uma só vez. ;No artigo, os autores mostram a possibilidade de usar as três cores principais, a azul, a verde e a vermelha, para formar o RGB. Essa técnica poderia funcionar para uma aplicação como o Kindle, mas policromática e em alta resolução;, acredita Marco Cremona, professor do Departamento de Física do Centro Técnico Científico da PUC-Rio.
Para produzir uma tela colorida com a tecnologia, seria necessário criar três pontos de cores para cada nanopixel e ligá-los para obter as combinações de tons desejados. Essa é a mesma forma que as telas de televisores são fabricadas atualmente, mas pode ser um desafio aplicar o novo material ao método já utilizado. ;Para ver (os pixels), você precisa de um ponto de luz. Esse sistema não emite luz por conta própria e precisa de uma fonte auxiliar;, alerta Cremona.
Outras aplicações possíveis para a invenção são dispositivos que aproveitem as propriedades eletrocrômicas do GST, como janelas inteligentes que escurecem com o apertar de um botão ou vitrines que possam exibir informações eletrônicas como um monitor transparente. Avanços na pesquisa podem possibilitar, ainda, a criação de smartglasses e até mesmo de lentes de contato eletrônicas, flexíveis e finas o suficiente para serem aplicadas ao olho humano.
A equipe espera produzir um protótipo funcional até o fim do ano que vem, e, somente então, estudar o uso do método para a fabricação de um display comercial. ;É sempre difícil prever quando a pesquisa pode se transformar em produtos comercializáveis, já que a engenharia de produtos comerciais é muito difícil, mesmo quando a ciência é muito boa;, ressalta Harish Bhaskaran.
A técnica foi testada em imagens tão pequenas que só poderiam ser vistas com a ajuda de um microscópio. As minúsculas telas criadas pelos pesquisadores são flexíveis e têm pixels separados por apenas 0,2 micrômetro. A distância, chamada de pitch, é usada para medir a resolução de uma imagem quando vista de perto: quanto menor a separação entre os pixels, melhor a qualidade da representação na tela. Em um monitor comercial de 24 polegadas, essa distância é de 250 micrômetros.
Aplicações
Outro destaque para o monitor de nanopixels é a velocidade de mudança da imagem, que chega a ser 20 mil vezes mais rápida que as tecnologias usadas atualmente na fabricação de televisores. A característica seria útil, por exemplo, na fabricação de telas tridimensionais, que exigem altíssimas taxas de atualização de imagem para manter a qualidade da resolução em uma projeção em movimento. ;O GST descrito é intrinsecamente ultrarrápido. Em aplicações de memórias de estado sólido, filmes de GST são conhecidos por mudar entre as fases amorfa e cristalina em 800 nanossegundos;, comenta, em texto publicado na Nature, Dirk Broer, pesquisador da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, na Holanda.
O sistema também gasta pouca energia porque a eletricidade só é necessária para mudar os pixels de cor e não para mantê-los dessa forma. A dinâmica seria particularmente útil para a fabricação de leitores digitais, em que a mesma imagem fica estampada na tela por muitos minutos de uma só vez. ;No artigo, os autores mostram a possibilidade de usar as três cores principais, a azul, a verde e a vermelha, para formar o RGB. Essa técnica poderia funcionar para uma aplicação como o Kindle, mas policromática e em alta resolução;, acredita Marco Cremona, professor do Departamento de Física do Centro Técnico Científico da PUC-Rio.
Para produzir uma tela colorida com a tecnologia, seria necessário criar três pontos de cores para cada nanopixel e ligá-los para obter as combinações de tons desejados. Essa é a mesma forma que as telas de televisores são fabricadas atualmente, mas pode ser um desafio aplicar o novo material ao método já utilizado. ;Para ver (os pixels), você precisa de um ponto de luz. Esse sistema não emite luz por conta própria e precisa de uma fonte auxiliar;, alerta Cremona.
Outras aplicações possíveis para a invenção são dispositivos que aproveitem as propriedades eletrocrômicas do GST, como janelas inteligentes que escurecem com o apertar de um botão ou vitrines que possam exibir informações eletrônicas como um monitor transparente. Avanços na pesquisa podem possibilitar, ainda, a criação de smartglasses e até mesmo de lentes de contato eletrônicas, flexíveis e finas o suficiente para serem aplicadas ao olho humano.
A equipe espera produzir um protótipo funcional até o fim do ano que vem, e, somente então, estudar o uso do método para a fabricação de um display comercial. ;É sempre difícil prever quando a pesquisa pode se transformar em produtos comercializáveis, já que a engenharia de produtos comerciais é muito difícil, mesmo quando a ciência é muito boa;, ressalta Harish Bhaskaran.