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Estos LED bidireccionales pueden recolectar luz y detectar gestos con las manos

Estos LED bidireccionales pueden recolectar luz y detectar gestos con las manos

Combinar varios productos en uno puede ahorrar una tonelada de espacio. Ahora los investigadores están desarrollando nuevos LED bidireccionales que se pueden controlar con gestos sin contacto y se pueden cargar con luz ambiental.

Las nuevas pantallas pueden detectar la luz, emitir luz y recolectar energía. todo en uno. El dispositivo se basa en una tecnología emergente, LED de dos vías. Pronto, las pantallas digitales podrán cargarse y mirarle directamente al mismo tiempo.

Encendido de LED con puntos cuánticos

Los LED de dos vías se basan en una tecnología más antigua: puntos cuánticos. Aunque son una variante de ellos, funcionan según el mismo principio, con la ventaja adicional de poder funcionar en contrarrestar.

Los puntos cuánticos tienen su nombre porque esencialmente son solo un grupo increíblemente pequeño de átomos concentrados en un punto tan pequeño que son prácticamentedimensión cero.

La función de un punto cuántico es notablemente simple. Funciona basándose en los mismos principios de un solo átomo: excitar un electrón y hacerlo saltar un nivel de energía. Cuando caiga, expulsará un fotón.

Los puntos cuánticos se basan de manera similar en niveles de energía cuantificados. Al igual que los átomos singulares, la energía se puede utilizar para excitar un electrón y forzar la emitancia de un fotón. Sin embargo, a diferencia de los átomos singulares, los puntos cuánticos están formados por unos pocos cientos o unos miles de átomos. Aunque, dado que prácticamente comparten el mismo espacio, funcionan de manera idéntica a un átomo singular.

Sin embargo, una ventaja de los puntos cuánticos es que el color de la luz emitida puede cambiar según el tamaño del punto. Los puntos más grandes producen longitudes de onda más largas, como los rojos y los infrarrojos. Los puntos cuánticos más pequeños producen longitudes de onda más cortas que producen colores como el azul y el violeta. Al disponer varios tamaños de puntos en una pantalla, podría producir todo el espectro de colores visibles. Sin embargo, los puntos cuánticos anteriores solo podían emitir luz. Ahora, los científicos desarrollaron un nuevo sistema que también puede recolectar luz y detectar gestos con las manos.

[Fuente de la imagen: Science AAASa través de YouTube]

Cómo funcionan los LED bidireccionales

Los LED funcionan conpuntos cuánticos. Anteriormente, los puntos cuánticos solo podían emitir luz. Para hacerlos LED bidireccionales, los puntos unidos al extremo de una nanovarilla que se conecta directamente dosmateriales semiconductores. Un semiconductor permite el flujo de carga positiva mientras que el otro permite el flujo de electrones. Con el semiconductor agregado, el LED puede tomar energía de un fotón y expulsar un electrón, invirtiendo el efecto.

"La forma en que responde a la luz es como una celda solar. Por lo tanto, no solo podemos mejorar la interacción entre los usuarios y los dispositivos o pantallas, ahora podemos usar las pantallas para recolectar luz".

Dice Moonsub Shim, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la U. de I. y líder del estudio.

"Así que imagina tu teléfono móvil ahí, recogiendo la luz ambiental y cargándose. Esa es una posibilidad sin tener que integrar celdas solares separadas. Todavía tenemos mucho desarrollo por hacer antes de que una pantalla pueda ser completamente autoamplificada, pero creemos que puede aumentar las propiedades de recolección de energía sin comprometer el rendimiento del LED, de modo que una cantidad significativa de la energía de la pantalla proviene de la propia matriz ".

El artículo fue publicado recientemente en la revistaCiencias.

Emisión, detección y absorción de luz

A diferencia de los puntos cuánticos anteriores, los nuevos LED pueden revertir el proceso de emisión de luz con solo tocar un interruptor. Dependiendo de la dirección en la que fluya el voltaje, se puede hacer que los puntos cuánticos recolecten o emitan luz.

Al emitir luz, las nanobarras recolectan electrones mientras que una capa alrededor del punto cuántico recolecta una carga positiva. Desde allí, el electrón viaja al punto cuántico donde excita los electrones del átomo hacia una órbita más inestable. Pronto, el electrón vuelve a caer a un nivel de energía más estable. En el proceso de hacerlo, se libera un fotón de luz. Al cambiar el voltaje, el proceso se invierte.

Hacer parpadear el voltaje más rápido de lo que el ojo puede detectar permite que el dispositivo cambie entre el modo de detección y carga al modo de visualización sin que el usuario lo detecte.

"Estos LED son el comienzo para permitir que las pantallas hagan algo completamente diferente, yendo mucho más allá de mostrar información para convertirse en dispositivos mucho más interactivos", dice Shim, "Eso puede convertirse en la base de diseños nuevos e interesantes para una gran cantidad de productos electrónicos".

El futuro de los LED bidireccionales

Las aplicaciones de los LED de dos vías encajan perfectamente en la dirección en la que viaja la humanidad. El avance de la tecnología permitirá que la pantalla vea sin necesidad de una cámara. Si bien la tecnología podría usarse para aplicaciones de interacción del usuario, se pueden lograr usos mucho mayores. Principalmente, permitir que la pantalla se comunique de forma inalámbrica.

La simple detección de variaciones de luz es suficiente para desarrollar un sistema que se base en Li-Fi; Un sistema que puede transmitir datos cientos de veces más rápido que WiFi. Dado que toda la pantalla actuaría como una antena, se podrían transmitir y recibir más datos más rápido que nunca.

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Escrito por Maverick Baker

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