LEDs e células solares mais finos que se pode construir

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2014

O semicondutor metálico disseleneto de tungstênio é formado por uma única camada de moléculas, formando o LED mais fino que é possível construir.
[Imagem: U of Washington]

LED ultrafino

O normal nas pesquisas científicas e nos desenvolvimentos tecnológicos é que uma equipe apresente a "descoberta" e, logo a seguir, outros grupos se apressem em reproduzi-la e melhorá-la.

Neste caso, porém, nada menos do que três equipes apresentaram resultados simultâneos com o mesmo material.

Isto parece dar um endosso todo especial ao disseleneto de tungstênio (WSe2), um material de espessura molecular que agora desponta firme no campo dos dispositivos optoeletrônicos.

As três equipes demonstraram que o WSe2, que é um semicondutor metálico, permite a construção dos LEDs, células solares e sensores de luz mais finos tecnicamente possíveis - e mantendo uma estrutura que viabiliza sua utilização prática.

"Nós fizemos os LEDs mais finos possíveis, com somente três átomos de espessura e, ainda assim, mecanicamente fortes. Esses LEDs finos e dobráveis são críticos para a construção dos dispositivos eletrônicos integrados e portáteis do futuro," disse Xiaodong Xu, da Universidade de Washington, responsável por um dos experimentos.

Este é o LED monocamada fabricado pela equipe do MIT.
[Imagem: Hugh Churchill/Britt Baugher/Hugh Churchill]

Componentes optoeletrônicos fundamentais:

Britton Baugher e seus colegas do MIT preferiram chamar a atenção para a versatilidade do seu diodo de disseleneto de tungstênio, destacando que ele permite a construção de todos os três componentes optoeletrônicos fundamentais: fotodetectores, células fotovoltaicas e LEDs.

"Já se sabe como fabricar esse material em escalas muito grandes. Não há razão pela qual você não possa ser capaz de fabricar [os componentes optoeletrônicos] em escala industrial," disse o professor Pablo Jarillo-Herrero, líder da equipe.

Andreas Pospischil, da Universidade de Viena, concentrou-se no desenvolvimento de uma célula solar com o material.

Ele lembra que, por serem muito finas - e, portanto, quase totalmente transparentes - as folhas de disseleneto de tungstênio deixam passar quase toda a luz (95%).

Ainda assim, o material é eficiente o bastante para aproveitar integralmente os 5% restantes, o que o coloca à frente de outras tecnologias, como as células solares orgânicas.

A equipe austríaca se concentrou na fabricação de células solares fotovoltaicas usando o semicondutor metálico.
[Imagem: Pospischil/Furchi/Mueller/TUWien]

Semicondutor metálico

O disseleneto de tungstênio faz parte de uma classe de materiais bidimensionais identificados recentemente como os semicondutores mais finos que se conhece - o grafeno é mais fino, mas não é um semicondutor.

Várias equipes ao redor do mundo estão explorando as aplicações possíveis desses materiais, incluindo seu uso em transistores.

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Os primeiros resultados foram colhidos com a molibdenita, um material barato e que tem-se mostrado superior ao silício em vários aspectos. A seguir vieram estaneno, fosforeno e diamano.

Agora, as três equipes demonstraram que os semicondutores metálicos podem ser ainda mais versáteis do que se imaginava, operando com eficiência em todas as classes de componentes optoeletrônicos.

O uso mais promissor dos LEDs ultraminiaturizados, por exemplo, seria na interconexão óptica no interior dos processadores, diminuindo sua dissipação de calor e aumentando muito sua velocidade, já que transmitir informações por luz é muito mais rápido do que a troca de informações por elétrons.

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