KyotoU/Shunsuke Murai
Los fósforos nanoantena, compuestos por una matriz periódica de nanopartículas en la placa de fósforo, pueden adaptar el patrón de radiación espacial de la fotoluminiscencia para conseguir dispositivos de iluminación de estado sólido más pequeños, ligeros y brillantes.
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Los LED blancos pronto podrían ser destronados como fuente de luz mundial por una alternativa con mucho mejor sentido de la orientación.
Como tecnología de control óptico de nueva generación, un cristal fotónico o nanoantena es una estructura bidimensional en la que partículas de tamaño nanométrico se disponen periódicamente sobre un sustrato. Tras la irradiación, la combinación de una nanoantena con una placa de fósforo consigue una mezcla ideal de luz azul y amarilla.
Los LED blancos ya se han perfeccionado en forma de diodos láser blancos, o LD, que constan de fósforos amarillos y LD azules. Mientras que los LD azules son muy direccionales, los fósforos amarillos irradian en todas direcciones, lo que provoca una mezcla de colores no deseada.
Para resolver este problema, los investigadores han desarrollado placas de fósforo combinadas con nanoantenas que utilizan aluminio metálico, lo que permite aumentar la fotoluminiscencia. Las nanopartículas de aluminio dispersan eficazmente la luz y mejoran su intensidad y direccionalidad; sin embargo, el aluminio también absorbe la luz, reduciendo el rendimiento. Esto supone un gran obstáculo, sobre todo en aplicaciones de iluminación de alta intensidad.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Kioto ha conseguido multiplicar por diez la fotoluminiscencia dirigida hacia delante sustituyendo el aluminio por un material mejor.
"Resulta que el dióxido de titanio es una opción mejor por su alto índice de refracción y su baja absorción de luz", explica el autor principal, Shunsuke Murai.
Aunque en un principio la intensidad de dispersión de la luz del óxido de titanio parecía inferior a la del aluminio metálico, el equipo utilizó simulaciones por ordenador para idear el diseño óptimo de la nanoantena.
"Los nuevos fósforos nanoantena resultan ventajosos para la iluminación de estado sólido de gran intensidad luminosa y bajo consumo, ya que pueden suprimir el aumento de temperatura cuando se irradian", explica Murai.
"Durante el proceso de búsqueda de las dimensiones óptimas, nos sorprendió descubrir que los fósforos más finos daban la fotoluminiscencia más brillante, lo que demuestra cómo aumentar la intensidad de la radiación frontal y el rendimiento general".
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