I punti quantici hanno permesso di aumentare sostanzialmente la qualità del colore nei display LCD. Però, questi nanocristalli a base di cadmio hanno dimostrato di essere dannosi per l'ambiente. I ricercatori di Fraunhofer stanno lavorando insieme a un partner industriale per sviluppare un'alternativa promettente:punti quantici basati sul fosfuro di indio.
Il paesaggio è mozzafiato. Perché è così reale, dimentichi per un momento che l'aquila che volteggia nel cielo non è fuori dalla tua finestra, ma è invece sul tuo televisore. Tali immagini ingannevolmente realistiche non sono solo il risultato dei display ad alta risoluzione disponibili sui dispositivi moderni; anche i colori giocano un ruolo, e stanno diventando sempre più luminosi e ricchi. Questo è possibile grazie a minuscoli cristalli noti come punti quantici (QD), che hanno uno spessore di pochi atomi. Queste nanoparticelle situate nelle unità di retroilluminazione dei display LCD QD offrono una cornucopia di colori, ma possiedono anche un'altra caratteristica straordinaria. "Un grande vantaggio dei punti quantici è che le loro proprietà ottiche possono essere modificate selettivamente cambiando le loro dimensioni, " spiega il Dr. Armin Wedel del Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research IAP di Potsdam, Germania. "Questo significa che non devi più produrre tre materiali separati per i colori rosso, verde e blu; ora è possibile fare il lavoro con uno solo." Ciò consente di risparmiare tempo e denaro.
Negli ultimi anni, I ricercatori del Fraunhofer IAP a Potsdam hanno sviluppato punti quantici per clienti in un'ampia gamma di settori industriali. Producono le nanoparticelle utilizzando la sintesi chimica e le personalizzano per ogni applicazione. Ciò si traduce inizialmente in particelle molto piccole che irradiano luce blu. A dimensioni superiori a circa 2 nanometri, il colore diventa verde. La più grande delle particelle quantistiche, a 7 nanometri di dimensione, emettono all'interno della gamma spettrale del rosso. Attualmente, Wedel e il suo team stanno sviluppando punti quantici per la retroilluminazione dei display per conto della società olandese NDF Special Light Products B.V. Questi punti quantici miglioreranno la resa cromatica e il realismo dei colori dei display. Qui, i cristalli sono realizzati per i diversi colori di emissione e incorporati nella plastica. Queste plastiche vengono successivamente trasformate in pellicole e incorporate nel display come pellicola di conversione.
Materiali alternativi a base di fosfuro di indio
Con questo compito, ricercatori stanno affrontando una nuova sfida. La Commissione Ue sta attualmente valutando la messa al bando del cadmio nei beni di consumo entro il 2017, a causa del suo effetto dannoso sull'ambiente. Però, è anche considerato il materiale ideale per la produzione dei cristalli:i punti quantici a base di cadmio possono raggiungere una nitidezza dello spettro a banda stretta di soli 20-25 nanometri. I produttori di display di tutto il mondo sono ora alla ricerca di materiali sostitutivi adatti con caratteristiche simili. In questo contesto, Fraunhofer IAP sembra essere su un percorso promettente.
"Stiamo testando punti quantici basati sul fosfuro di indio insieme a NDF Special Light Products, " afferma Wedel. Il suo team è già riuscito a raggiungere una nitidezza spettrale di 40 nanometri. A prima vista, che non sembra troppo lontano dalla qualità ottenibile con punti quantici a base di cadmio, ma le differenze nella fedeltà cromatica sono ancora presenti. "Lo consideriamo un buon primo traguardo, ma stiamo ancora cercando di migliorare ulteriormente, " dice Wedel. Questo sforzo è destinato a ripagare, poiché i produttori di televisori non sono gli unici a desiderare queste piccole meraviglie del colore. C'è anche un grande potenziale di mercato per applicazioni speciali come display per apparecchiature mediche o aeronautiche. Per di più, i punti quantici possono anche aumentare l'efficienza delle celle solari, o può essere impiegato in bioanalitica. Per tali casi speciali, le caratteristiche ottiche dei punti quantici devono essere configurate con precisione in base ai requisiti specifici dell'applicazione. "Siamo in una buona posizione grazie alla nostra vasta esperienza nella produzione di punti quantici per soddisfare le esigenze specifiche dei clienti, "dice Wedel.
