Los LED blancos pronto pueden ser destronados como la fuente de luz preferida del mundo por una alternativa con un sentido de orientación mucho mejor.

Como tecnología de control óptico de última 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 logra una mezcla ideal de luz azul y amarilla.

Los LED blancos ya se han mejorado en forma de diodos láser blancos, o LD, que consisten en fósforos amarillos y LD azules. Mientras que los LD azules son altamente direccionales, los fósforos amarillos irradian en todas las direcciones, lo que resulta en una mezcla de colores no deseada.

Para abordar este problema, los investigadores han desarrollado placas de fósforo combinadas con nanoantenas que utilizan aluminio metálico, lo que permite una mayor fotoluminiscencia. Las nanopartículas de aluminio dispersan la luz de manera efectiva y mejoran la intensidad y la direccionalidad de la luz; sin embargo, el aluminio también absorbe la luz, reduciendo la salida. Este es un cuello de botella importante, especialmente en aplicaciones de iluminación de alta intensidad.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Kyoto ha logrado multiplicar por diez la fotoluminiscencia dirigida hacia adelante al reemplazar el aluminio con un material mejor.

« Resulta que el dióxido de titanio es una mejor opción por su alto índice de refracción y su baja absorción de luz », dice el autor principal Shunsuke Murai.

Aunque la intensidad de dispersión de la luz del óxido de titanio inicialmente parecía inferior a la del aluminio metálico, el equipo utilizó simulaciones por computadora para idear el diseño óptimo de nanoantena.

« Los nuevos fósforos de nanoantenas son ventajosos para la iluminación de estado sólido intensamente brillante pero que ahorra energía porque 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 delgados daban la fotoluminiscencia más brillante, demostrando cómo aumentar la intensidad de la radiación directa y el rendimiento general ».