O componente é inovador, reunindo a classe dos semicondutores orgânicos - ou seja, ele é um tipo de OLED (LED orgânico) - com o nascente campo da spintrônica.
"É uma tecnologia completamente diferente," garante Valy Vardeny, da Universidade de Utah, nos Estados Unidos. "Esses novos LEDs orgânicos podem ser mais brilhantes do que os LEDs orgânicos comuns."
Válvula de spin
Os LEDs tradicionais usam um material semicondutor que gera luz ao ser atravessado por uma corrente elétrica.
Os OLEDs, mais recentes, usam um polímero orgânico - uma espécie de semicondutor plástico - para produzir sua luz. Eles já são bastante usados nas telas de aparelhos portáteis, por consumirem menos energia, mas prometem estar nas TVs e monitores maiores a partir do ano que vem.
O novo OLED spintrônico também usa um semicondutor orgânico, mas seu funcionamento não depende unicamente dos elétrons que fluem por ele - ele depende também do spin desses elétrons.
Sua base é um dispositivo chamado "válvula de spin", que consegue filtrar as correntes elétricas com base no spin dos elétrons. A filtragem é feita através da interação dos elétrons com os momentos magnéticos nos eletrodos.
Agora, além de controlar a corrente elétrica, os pesquisadores conseguiram fazer com que a válvula de spin emita luz.
Excitons
As válvulas de spin orgânicas são formadas por três camadas: uma camada polimérica, que funciona como semicondutor, ensanduichada entre dois eletrodos metálicos ferromagnéticos.
Inicialmente o dispositivo é energizado, com uma baixa tensão. Isso pode ser entendido como elétrons (negativos) sendo injetados em um eletrodo, e "lacunas de elétrons" (positivas) no outro.
Quando um campo magnético é aplicado aos eletrodos, os spins dos elétrons e das lacunas podem ser manipulados para se alinhar de forma paralela ou antiparalela - essencialmente uma válvula de spin bipolar.
É essa capacidade de injetar elétrons e lacunas simultaneamente na válvula de spins que permite a geração de luz: quando um elétron se combina com uma lacuna, os dois se cancelam, liberando energia na forma de um fóton.
"Quando eles se encontram, eles formam excitons, e esses excitons fornecem a luz," disse Vardeny.
Um exciton emite um flash de fótons quando decai, ou seja, ele vira um fóton espontaneamente, eliminando todo o aparato de conversão optoeletrônica - é por isso que se acredita que eles possam fazer a ponte entre a computação eletrônica e a comunicação óptica.
LED laranja
A intensidade da luz emita pelo OLED spintrônico é controlada pelo campo magnético, enquanto outros OLEDs exigem mais corrente elétrica para otimizar a intensidade da luz produzida.
O Dr. Vardeny afirma que, ao contrário de todos os LEDs e OLEDs existentes até agora, que produzem luz sempre da mesma cor, o OLED spintrônico poderá produzir muitas cores diferentes, variando-se apenas o campo magnético.
Mas isso exigirá mais desenvolvimentos. O semicondutor orgânico usado no protótipo - chamado DOO-PPV "deuterado" - emite luz laranja, e sob uma temperatura de não mais do que -2 graus Celsius.
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