Cientistas da ETH Zurich criam pixels de OLED minúsculos que podem ser fabricados como microchips
Pesquisadores da ETH Zurich desenvolveram um material fotossensível capaz de gerar pixels coloridos extremamente pequenos, que podem se tornar os blocos construtivos de telas especialmente compactas e nítidas. A novidade, descrita em artigo publicado na revista científica Nature, permite que moléculas luminosas orgânicas sejam trabalhadas por meio da fotolitografia, processo consolidado na indústria de semicondutores usado para desenhar estruturas geométricas de escala minúscula com alta precisão.
O desenvolvimento responde a uma tendência clara do mercado de telas, que estão ficando cada vez menores e mais nítidas. Esse movimento aparece, por exemplo, nos óculos de realidade aumentada e nos visores eletrônicos das câmeras fotográficas, equipamentos em que algumas telas têm diagonal inferior a 1 centímetro. Nesses usos, quanto menor e mais definida for a exibição das imagens, melhor é a experiência do usuário.
O obstáculo que impedia esse avanço era de natureza química. Os diodos emissores de luz orgânicos, conhecidos pela sigla OLED, são uma tecnologia de exibição na qual cada pixel brilha por conta própria a partir de moléculas orgânicas. Até agora, esses materiais não eram compatíveis com os processos de fabricação da indústria de semicondutores, que combinam alta precisão com condições quimicamente severas, incluindo solventes agressivos empregados na litografia.
A equipe suíça superou essa barreira ao produzir polímeros luminosos em várias cores que funcionam, ao mesmo tempo, como fotoresistes, ou seja, materiais fotossensíveis que reagem à luz e servem de base para a gravação de padrões geométricos. Esses polímeros resistem às condições químicas duras da produção de semicondutores e podem ser aplicados diretamente sobre um microchip. Quando expostos à luz ultravioleta, os complexos moleculares individuais formam uma rede de polímero entrecruzada, da qual os pixels de imagem são compostos.
Para demonstrar a precisão do método, os pesquisadores construíram uma matriz com 350 pixels utilizando os polímeros emissores que atuam como fotoresistes. Em outro teste, o grupo fabricou a imagem de um papagaio-arara medindo 300 por 430 micrômetros, o milionésimo parte do metro, composta por 250 pixels. A demonstração evidencia o potencial da técnica para criar exibições multicoloridas em uma escala extremamente pequena.
Um ponto central do trabalho é o arranjo protetor dos componentes moleculares dentro dos novos polímeros. Os cientistas conseguiram blindar as moléculas emissores de luz contra os produtos químicos agressivos da fotolitografia ao separar espacialmente os elementos reativos dos elementos luminosos. Essa separação, obtida por meio de uma arquitetura molecular em formato de estrela, permite o entrecruzamento durante a litografia sem danificar de forma significativa o componente emissor, o que preserva a capacidade de brilho do material.
A pesquisa foi co-liderada por Yinyin Bao, ex-integrante da ETH Zurich e atualmente professora na Universidade de Helsinque, e pelo professor Chih-Jen Shih, da própria ETH. Segundo Bao, a equipe desenvolveu uma nova classe de moléculas de cadeia longa que podem ser transformadas em pixels de OLED por exposição direta à luz. A capacidade desses polímeros de suportar os solventes agressivos usados na litografia viabiliza a criação das estruturas geométricas de escala fina, essenciais para telas de alta resolução.
Em síntese, o estudo remove a incompatibilidade química que separava os materiais orgânicos emissores de luz das técnicas de fabricação de microchips. Ao unir as duas frentes, o trabalho da ETH Zurich abre caminho para produzir telas muito pequenas e ao mesmo tempo muito nítidas, com aplicações diretas nos cenários apontados pela matéria, como os óculos de realidade aumentada e os visores eletrônicos de câmeras com telas de menos de 1 centímetro de diagonal.
