OLED obtém visão noturna orgânica, compacta e leve

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/10/2024

Protótipo do LED orgânico de visão noturna, que ainda apresenta memória como vantagem adicional.
[Imagem: Marcin Szczepanski/Michigan Engineering]

Visão noturna orgânica

Um novo tipo de OLED - um diodo emissor de luz orgânico - promete substituir os volumosos óculos de visão noturna por óculos leves, tornando-os mais baratos e mais práticos para uso prolongado.

Além disso, um efeito de memória nesses OLEDs pode viabilizar sistemas de visão computacional que detectam e processam sinais de luz e imagens.

Os atuais sistemas de visão noturna dependem de intensificadores de imagem, que convertem a luz infravermelha próxima em elétrons e aceleram esses elétrons através de um vácuo rumo a um disco fino contendo centenas de pequenos canais. À medida que passam e colidem com as paredes dos canais, os elétrons liberam milhares de elétrons adicionais, que vão para uma tela de fósforo, que os converte em luz visível. A luz que entra é amplificada até 10.000 vezes nesse processo, permitindo que o usuário enxergue à noite.

O novo OLED também converte a luz infravermelha próxima em luz visível, mas sem o peso, a alta tensão e a incômoda camada de vácuo necessária para os intensificadores de imagem tradicionais. O protótipo já consegue amplificar a imagem coletada em mais de 100 vezes, mas uma amplificação muito maior é possível otimizando o projeto do dispositivo.

"Uma das características mais atraentes dessa nova abordagem é que ela amplifica a luz dentro de uma pilha de filmes finos, com menos de um micrômetro de espessura. Isso é muito mais fino do que um fio de cabelo, que tem cerca de 50 micrômetros de espessura," comparou o professor Chris Giebink, da Universidade de Michigan, nos EUA.

A estrutura do OLED parece complexa, mas ela foi feita com materiais disponíveis e por um processo usado industrialmente.
[Imagem: Raju Lampande et al. - 10.1038/s41566-024-01520-0]

OLED de visão noturna

O OLED de visão noturna funciona integrando uma camada de absorção de fótons, que converte luz infravermelha em elétrons, e uma pilha de cinco camadas de diodos emissores de luz, onde esses elétrons são convertidos em fótons de luz visível.

Em termos ideais, cinco fótons são produzidos para cada elétron que passa pela pilha de diodos. Alguns desses fótons são emitidos para o olho do usuário, mas outros são reabsorvidos de volta na camada de absorção de fótons, produzindo ainda mais elétrons, que se movem pelo OLED em um ciclo de feedback positivo. Essa reação em cadeia amplifica muito a quantidade de luz de saída para uma determinada quantidade de luz de entrada.

Já haviam sido construídos OLEDs capazes de converter luz infravermelha próxima em luz visível, mas nenhum deles apresentava ganho, o que significa que um fóton de entrada produzia um fóton de saída. "Esta é a primeira demonstração de alto ganho de fótons em um dispositivo de filme fino," disse o pesquisador Raju Lampande.

A equipe fabricou o dispositivo usando materiais e métodos "prontos para uso", já amplamente utilizados na fabricação de OLEDs, o que deve melhorar tanto a relação custo-benefício quanto a escalabilidade para futuras aplicações da tecnologia.

OLED com memória

O dispositivo também apresenta um tipo de comportamento de memória que pode ter aplicações em visão computacional. Conhecido como histerese, sua saída de luz em um dado momento depende da intensidade e da duração da iluminação de entrada que passou por ele antes.

"Normalmente, quando você ilumina um OLED de conversão ascendente, ele começa a emitir luz e, quando você desliga a iluminação, ele para de emitir luz. Este dispositivo pode ficar preso e lembrar de coisas ao longo do tempo, o que é incomum," disse Giebink.

Embora o comportamento de memória traga alguns problemas para as aplicações de visão noturna, ele pode criar uma oportunidade para um processamento de imagem que funcione mais como o sistema visual humano, onde neurônios biológicos passam ou não sinais, com base no tempo e na intensidade dos sinais recebidos.

Assim, a capacidade de lembrar entradas passadas pode tornar este OLED um bom candidato para o tipo de conexão semelhante a neurônios, ou sinapses artificiais, que permitem que uma imagem de entrada seja interpretada e classificada sem a necessidade de processar os dados em uma unidade de computação separada - essa técnica emergente e promissora é conhecida como "computação na memória".

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