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  • Il metodo ingegnoso consente display a schermo piatto più nitidi a costi energetici inferiori

    Alec Talin, ricercatore dei Sandia National Laboratories, ispeziona un campione di array plasmonici utilizzando un microscopio a stazione di sonda. Credito:Dino Vournas

    Una continua ricerca di produttori e spettatori è quella di colori sempre più brillanti e immagini migliori per display a schermo piatto realizzati con materiali meno costosi che consumano anche meno elettricità.

    Un metodo intrigante scoperto dal ricercatore dei Sandia National Laboratories Alec Talin e dai collaboratori del Center for Nanoscale Science and Technology presso il National Institute of Standards and Technology potrebbe essere il prossimo passo. Utilizza strati supersottili di polimeri elettrocromici economici per generare colori brillanti che, per la prima volta, può essere rapidamente modificato. Il lavoro è stato segnalato nel 27 gennaio Comunicazioni sulla natura .

    I polimeri elettrocromici da soli non sono una nuova invenzione. Cambiano colore in risposta a una tensione applicata e richiedono energia solo quando vengono commutati tra gli stati colorati e trasparenti. Ma fino a quando Talin e i suoi collaboratori, nessuno aveva capito come attivare e disattivare l'elettrocromica nei millisecondi necessari per creare immagini in movimento.

    Il problema risiedeva nello spessore del polimero. I display elettrocromici convenzionali richiedono strati polimerici spessi per ottenere un buon contrasto tra pixel chiari e scuri. Ma gli strati spessi richiedono anche lunghi tempi di diffusione perché ioni ed elettroni cambino lo stato di carica del polimero, rendendoli utili solo per la visualizzazione di informazioni statiche o per oscurare i finestrini di un Boeing Dreamliner, non nei millisecondi necessari per un film d'azione o anche per una tavola rotonda. Oltre a ciò, un display a colori richiede tre diversi polimeri.

    I ricercatori hanno aggirato il problema della rapidità con una piccola ma spettacolare innovazione:hanno creato matrici di fessure verticali su nanoscala perpendicolari alla direzione della luce in arrivo. Le fessure sono state tagliate in una pista di alluminio molto sottile rivestita con un polimero elettrocromico. Quando la luce colpisce le nano fessure di alluminio, è stato convertito in polaritoni plasmonici di superficie (SPP), che sono onde elettromagnetiche contenenti frequenze dello spettro visibile che viaggiano lungo le interfacce dielettriche - qui, di alluminio e polimero elettrocromico.

    La distanza tra le fenditure in ciascuna matrice (pitch) corrispondeva esattamente alle lunghezze d'onda del rosso, luce verde e blu. Il tono determinava quale lunghezza d'onda:rosso, blu o verde:veniva trasmesso attraverso l'array, viaggiando lungo l'interfaccia tra il sottile strato polimerico e il substrato di alluminio.

    Poiché il polimero era spesso solo nanometri, richiedeva pochissimo tempo per cambiare il suo stato di carica e quindi il suo assorbimento ottico della luce colorata.

    Però, perché la luce ha percorso una distanza relativamente lunga lungo la superficie delle fessure di alluminio rivestite con il sottile polimero, vide uno strato di polimero molto più spesso. Il materiale è diventato di un desiderabile nero profondo quando una piccola corrente elettrica inviata attraverso la parte superiore della fessura ha interrotto la luce entrante, e lo ha fatto in millisecondi. Quando la corrente è stata tolta, le frequenze luminose passavano attraverso le fenditure e accendevano istantaneamente il pixel. Come bonus aggiuntivo, perché le fessure accuratamente distanziate lasciano entrare la luce solo a una frequenza particolare, un unico tipo di rivestimento polimerico fungeva da parte neutra per fornire tutti e tre i colori emanati.

    "Questi molto economici, luminosa, i micropixel a bassa energia possono essere attivati ​​e disattivati ​​in millisecondi, rendendoli candidati idonei a fornire una migliore visualizzazione sulle future generazioni di schermi e display, " ha detto Talin. "Le nano fessure migliorano il contrasto ottico in un sottile strato elettrocromico da circa il 10 percento a oltre l'80 percento".


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