Lâmpadas incandescentes, LEDs e LFCs podem em breve ter de se acender porque uma nova tecnologia de iluminação está na cidade – lasers brancos. Usando nanotecnologia para criar um material semicondutor sob medida, uma equipe de cientistas da Universidade Estadual do Arizona (ASU) desenvolveu um laser que pode produzir uma luz branca mais brilhante e eficiente que os LEDs.

Lasers são uma tecnologia irônica. Inventado em 1960, o laser foi aclamado como uma solução em busca de um problema com apenas duas áreas óbvias de aplicação – os raios da morte e a iluminação. Hoje, os lasers rodam tudo, desde leitores de DVD até a internet, enquanto os raios da morte estão apenas entrando em linha e a iluminação, que também é nova em cena, é em grande parte restrita aos faróis. Estes últimos, no caso dos faróis laser da Audi, não usam lasers brancos como tal, em vez de combinar lasers azuis com LEDs.

À primeira vista, os lasers parecem ser uma grande ideia para iluminação. Eles são intensamente brilhantes, eficientes e podem formar um feixe que pode viajar por milhões de milhas e apenas se espalhar por alguns metros. Mas há um problema – os lasers não podem gerar luz branca.

Em 2011, o Laboratório Nacional Sandia produziu luz branca ao combinar quatro grandes lasers em um único feixe, mas isso foi apenas uma prova de conceito e não um sistema prático.

ASU/Nature Nanotechnology

O avanço veio do Ira A da ASU. Fulton Schools of Engineering, onde os cientistas criaram um laser semicondutor que pode operar em todo o espectro de cores visíveis. Normalmente, os semicondutores só produzem um único comprimento de onda de luz, mas a equipe da ASU desenvolveu uma folha de semicondutor em nanoescala baseada em uma liga quaternária de ZnCdSSe, que é formada em três segmentos. Estes geram lasers vermelhos, verdes e azuis que se combinam para criar uma luz branca pura.

A equipe conseguiu isto ajustando o padrão de malha do material, assim a “constante de malha” ou distância entre os átomos do padrão é ajustada para produzir a área desejada. Segundo o membro da equipa Zhicheng Liu, a parte complicada era garantir que os cristais semicondutores fossem de qualidade suficiente e que as treliças fossem uniformes numa determinada área. Fazer o material brilhar a azul foi o desafio mais difícil, que foi superado utilizando a nanotecnologia para criar primeiro a malha desejada e depois introduzi-la na composição certa da liga. O resultado foi um único material com três estruturas e composições diferentes.

A equipe ASU vê várias aplicações para o laser branco, uma vez que se torna prático. A mais óbvia está na iluminação. O novo laser não só pode gerar luz branca, mas também é completamente sintonizável em todo o espectro – permitindo-lhe irradiar qualquer cor desejada – e é mais brilhante e mais eficiente do que os LEDs. Outra aplicação é em televisores e monitores de computador. De acordo com os pesquisadores, o laser tem uma faixa de cores 70 por cento maior, mais precisa e vívida. Além disso, ele poderia ser usado para uma versão baseada em luz de Wi-Fi (ou Li-Fi). Tal sistema seria dez vezes mais rápido que Wi-Fi e dez a 100 vezes mais rápido que os sistemas experimentais de LED.

O laser branco está atualmente em forma de prova de conceito e vários obstáculos precisam ser superados antes que a tecnologia seja prática. De acordo com a equipe, o maior deles é fazer com que ele se desligue de uma bateria. Na sua forma actual, o material escorre de um laser separado, que bombeia electrões para o semicondutor.

Os resultados da equipa foram publicados em Nature Nanotechnology.