Los nanocristales irrumpieron en el mercado de los televisores en 2015. Lo hicieron por la puerta grande y con una promesa bajo el brazo: ampliar de forma drástica la cobertura de color que nos entregaban en aquel momento los televisores con panel LCD. Y cumplieron su palabra. De hecho, hoy no están presentes solo en estas teles; también son un componente fundamental de las matrices QD-OLED fabricadas por Samsung.
A finales del pasado mes de septiembre la Unión Europea aprobó una nueva directiva que persigue reducir el consumo de los televisores, una medida que posiblemente provocará que los fabricantes limiten su capacidad máxima de entrega de brillo. De lo contrario no podrán cumplirla, por lo que a priori es probable que los modos de imagen diseñados para reproducir los contenidos HDR sean los principales damnificados.
Es posible que os estéis preguntando qué tiene que ver esto con los nanocristales de los que hemos hablado en el primer párrafo de este artículo. Es una pregunta procedente, y la buena noticia es que tiene mucho que ver debido a que un grupo de investigación de la Universidad de Tokio ha desarrollado un nuevo tipo de nanocristales que permite fabricar televisores y monitores más eficientes desde un punto de vista energético. Es justo lo que necesitamos en este momento.
Los nanocristales no condicionan solo el color; también intervienen en el consumo
Antes de seguir adelante merece la pena que nos detengamos un momento para repasar brevemente qué son los nanocristales, conocidos también como puntos cuánticos (en inglés, quantum dots), y por qué son tan importantes. Se trata de unos diminutos cristales de material semiconductor que tienen una propiedad sorprendente: modifican la longitud de onda de la luz que interacciona con ellos.
Curiosamente, estos cristales son tan pequeños que su comportamiento queda descrito por las leyes de la mecánica cuántica, de modo que no podría ser explicado utilizando la mecánica clásica. Sus características electrónicas están definidas, por un lado, por su tamaño, y, por otro, por su forma, lo que explica que actualmente se estén utilizando nanocristales para aplicaciones muy diferentes, como son la tecnología fotovoltaica, el etiquetado biológico o las tecnologías de eliminación de agentes contaminantes. Y, por supuesto, en electrónica.
Los nanocristales modifican la longitud de onda de la luz que interacciona con ellos. Además, son inmunes a la humedad y la oxidación
Su capacidad de modificar la longitud de onda de la luz es, precisamente, la propiedad que les permite reproducir una porción muy respetable del espectro visible. No obstante, esta no es su única característica sorprendente. También son inmunes a la humedad y la oxidación, y, de propina, pueden depositarse sin problema sobre un sustrato flexible, lo que los hace idóneos para las pantallas enrollables. Además, es más barato producir una matriz de nanocristales que un panel OLED, aunque, como hemos visto, las matrices QD-OLED aúnan ambas tecnologías.
Los nanocristales utilizados en los televisores se fabrican empleando cadmio y selenio, y para poder usarlos es necesario depositarlos entre una capa de material orgánico y otra de transporte de electrones, como si fuese un sándwich. En cualquier caso, lo realmente importante es que, a diferencia de la iluminación LED blanca tradicional, cuya luz debe ser filtrada primero para corregir la desviación del blanco puro, y «teñida» después para obtener los colores rojo, verde y azul, la tecnología de puntos cuánticos recurre a diodos azules, que producen luz azul pura.
Precisamente, lo que han logrado los científicos japoneses de los que hemos hablado unos párrafos más arriba es desarrollar un nuevo procedimiento de fabricación de nanocristales azules más eficientes y baratos. No obstante, estas no son sus únicas cualidades atractivas. Según Eiichi Nakamura, que es el profesor de la Universidad de Tokio que ha liderado este proyecto, cuando se les expone a la luz ultravioleta sus puntos cuánticos generan luz azul de una pureza extraordinaria, que, según sus mediciones, se acomoda como un guante a la exigente norma BT.2020 utilizada para evaluar la reproducción del color de los televisores.
En esta declaración Nakamura describe con claridad en qué se diferencian los nanocristales que ha desarrollado su equipo de los empleados desde hace siete años en los televisores que muchos de nosotros tenemos en casa:
Hasta ahora para fabricar puntos cuánticos azules es necesario recurrir a sustancias químicas relativamente grandes que deben ser sometidas a un conjunto de procesos de refinado para que adquieran las propiedades adecuadas. Nuestra estrategia es muy diferente. Nuestro equipo emplea elementos químicos que tienen la capacidad de autoorganizarse con el propósito de controlar con precisión las moléculas hasta que adquieren la estructura que buscamos.
De alguna forma lo que estamos haciendo es construir una casa ladrillo a ladrillo en vez de excavarla directamente en la roca. Utilizando nuestra estrategia es mucho más fácil ser precisos y diseñar exactamente las estructuras que estamos buscando. Además, este procedimiento es más eficiente y económico.
Suena muy bien. A diferencia de los puntos cuánticos convencionales, que, como hemos visto, suelen estar compuestos de cadmio y selenio, los nanocristales con los que está trabajando el equipo de Nakamura están conformados por una mezcla de ingredientes orgánicos e inorgánicos. Uno de ellos son las perovskitas, que son una familia de materiales con una estructura cristalina parecida a la del titanato de calcio de enorme interés en las tecnologías fotovoltaicas.
Además, según estos investigadores la estructura de sus puntos cuánticos azules les permite llevar a cabo su cometido de una forma más eficiente. Esta es, precisamente, su cualidad más relevante en un momento en el que es crucial reducir el consumo energético de los televisores. Esta propiedad está vinculada a una auténtica proeza de Nakamura y su equipo: han conseguido producir nanocristales de tan solo 2,4 nanómetros. Y esto significa que son 190 veces más pequeños que la longitud de onda de la luz con la que interaccionan. Es asombroso.
Más información: Universidad de Tokio
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