Truque óptico torna LEDs mais brilhantes e eficientes
[Imagem: SIT]
Conversão ascendente
Uma nova técnica capaz de converter luz de baixa energia em luz de alta energia de modo substancialmente mais eficiente terá aplicações imediatas em iluminação e nas telas, dos celulares às TVs.
O fenômeno envolvido é conhecido como conversão ascendente, no qual um material absorve dois ou mais fótons de baixa energia (com comprimento de onda longo, como o infravermelho) e emite um único fóton de alta energia (com comprimento de onda mais curto, como luz visível ou ultravioleta). As moléculas do material absorvem a energia da luz incidente e a armazenam temporariamente ao deslocar elétrons para um estado orbital mais elevado. Essas moléculas excitadas então colidem naturalmente e liberam a energia armazenada na forma de luz com maior energia.
Ao contrário da fluorescência, que segue a Lei de Stokes (luz de alta energia entra e luz de baixa energia sai), a conversão ascendente é um processo anti-Stokes, no qual a saída energética de uma partícula é maior do que a entrada.
A conversão ascendente funciona bem em líquidos, já que as moléculas estão em constante movimento, o que permite que interajam mais livremente, liberando facilmente a luz com energia amplificada.
O que Jesse Wisch e colegas das universidades de Princeton e Estado da Carolina do Norte fizeram agora foi otimizar o processo em sólidos, nos quais as excitações não se propagam com facilidade. A conversão ascendente em sólidos tipicamente exige luz extremamente intensa na entrada, para gerar muitos estados excitados e uma maior probabilidade de interação entre eles, mas isso limita drasticamente a aplicabilidade da técnica em dispositivos de uso geral.
Wisch deu um jeito de fazer tudo usando LEDs orgânicos, ou OLEDs, que ficaram muito mais eficientes, dando à técnica uma ampla gama de aplicações imediatas.
[Imagem: Jesse A. Wisch et al. – 10.1038/s41566-025-01783-1]
OLEDs azuis e luz branca eficiente
Para otimizar a conversão ascendente de fótons em sólidos, a equipe lançou mão da plasmônica, a interação de elétrons livres na superfície dos metais com ondas eletromagnéticas, como a luz visível. Quando a luz incide sobre esses elétrons livres, ela desencadeia uma oscilação que combina a energia da luz com o movimento dos elétrons. Essas oscilações, chamadas plásmons de superfície, concentram a luz e intensificam o campo eletromagnético.
No filme fino de prata sintetizado pela equipe, a intensidade da luz absorvida pelas moléculas aumentou em 10 vezes, cortando drasticamente a intensidade da luz de entrada usada para disparar a conversão ascendente. Na verdade, os resultados experimentais mostraram que a técnica reduz a potência necessária para induzir a reação em 19 vezes, em comparação com um sistema não-plasmônico.
Para demonstrar uma aplicação prática imediata da tecnologia, os pesquisadores construíram um diodo emissor de luz orgânico (OLED), como os usados em telas, e utilizaram seu filme plasmônico para gerar luz azul – OLEDs azuis são complicados porque a geração do azul requer alta energia, o que desestabiliza os LEDs orgânicos. A luz azul resultante foi combinada com as luzes verde e vermelha de outros OLEDs comuns, produzindo luz branca. Assim, os pesquisadores demonstraram que a tecnologia plasmônica de conversão ascendente pode servir como fonte de luz azul sem a necessidade de alta energia ou materiais especiais.
Energia
Truque óptico torna LEDs mais brilhantes e eficientes
Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/01/2026
Truque óptico torna LEDs mais brilhantes e eficientes
A mágica da conversão dos fótons dá-se graças aos fenômenos da conversão ascendente e da plasmônica.
[Imagem: SIT]
Conversão ascendente
Uma nova técnica capaz de converter luz de baixa energia em luz de alta energia de modo substancialmente mais eficiente terá aplicações imediatas em iluminação e nas telas, dos celulares às TVs.
O fenômeno envolvido é conhecido como conversão ascendente, no qual um material absorve dois ou mais fótons de baixa energia (com comprimento de onda longo, como o infravermelho) e emite um único fóton de alta energia (com comprimento de onda mais curto, como luz visível ou ultravioleta). As moléculas do material absorvem a energia da luz incidente e a armazenam temporariamente ao deslocar elétrons para um estado orbital mais elevado. Essas moléculas excitadas então colidem naturalmente e liberam a energia armazenada na forma de luz com maior energia.
Ao contrário da fluorescência, que segue a Lei de Stokes (luz de alta energia entra e luz de baixa energia sai), a conversão ascendente é um processo anti-Stokes, no qual a saída energética de uma partícula é maior do que a entrada.
A conversão ascendente funciona bem em líquidos, já que as moléculas estão em constante movimento, o que permite que interajam mais livremente, liberando facilmente a luz com energia amplificada.
O que Jesse Wisch e colegas das universidades de Princeton e Estado da Carolina do Norte fizeram agora foi otimizar o processo em sólidos, nos quais as excitações não se propagam com facilidade. A conversão ascendente em sólidos tipicamente exige luz extremamente intensa na entrada, para gerar muitos estados excitados e uma maior probabilidade de interação entre eles, mas isso limita drasticamente a aplicabilidade da técnica em dispositivos de uso geral.
Wisch deu um jeito de fazer tudo usando LEDs orgânicos, ou OLEDs, que ficaram muito mais eficientes, dando à técnica uma ampla gama de aplicações imediatas.
Truque óptico torna LEDs mais brilhantes e eficientes
A técnica reduz a potência necessária para induzir a reação em 19 vezes.
[Imagem: Jesse A. Wisch et al. – 10.1038/s41566-025-01783-1]
OLEDs azuis e luz branca eficiente
Para otimizar a conversão ascendente de fótons em sólidos, a equipe lançou mão da plasmônica, a interação de elétrons livres na superfície dos metais com ondas eletromagnéticas, como a luz visível. Quando a luz incide sobre esses elétrons livres, ela desencadeia uma oscilação que combina a energia da luz com o movimento dos elétrons. Essas oscilações, chamadas plásmons de superfície, concentram a luz e intensificam o campo eletromagnético.
No filme fino de prata sintetizado pela equipe, a intensidade da luz absorvida pelas moléculas aumentou em 10 vezes, cortando drasticamente a intensidade da luz de entrada usada para disparar a conversão ascendente. Na verdade, os resultados experimentais mostraram que a técnica reduz a potência necessária para induzir a reação em 19 vezes, em comparação com um sistema não-plasmônico.
Para demonstrar uma aplicação prática imediata da tecnologia, os pesquisadores construíram um diodo emissor de luz orgânico (OLED), como os usados em telas, e utilizaram seu filme plasmônico para gerar luz azul – OLEDs azuis são complicados porque a geração do azul requer alta energia, o que desestabiliza os LEDs orgânicos. A luz azul resultante foi combinada com as luzes verde e vermelha de outros OLEDs comuns, produzindo luz branca. Assim, os pesquisadores demonstraram que a tecnologia plasmônica de conversão ascendente pode servir como fonte de luz azul sem a necessidade de alta energia ou materiais especiais.Novas baterias
A equipe agora pretende otimizar os filmes plasmônicos e a estrutura de seus OLEDs, rumo à fabricação de fontes de luz branca mais eficientes e com menor consumo de energia, o que terá amplas aplicações em telas e na iluminação.