Según investigadores de la Universidad de Michigan, un nuevo tipo de OLED (diodo emisor de luz orgánico) podría reemplazar las voluminosas gafas de visión nocturna por gafas livianas, haciéndolas más baratas y prácticas para un uso a largo plazo..
El efecto de memoria en los OLED también puede conducir a sistemas de visión por computadora que detectan e interpretan señales de luz e imágenes entrantes.
Los sistemas de visión nocturna actuales se basan en intensificadores de imágenes que convierten la luz entrante del infrarrojo cercano en electrones, que luego se aceleran a través del vacío hasta formar un disco delgado que contiene cientos de diminutos canales. A medida que atraviesan y golpean las paredes del canal, los electrones liberan miles de electrones adicionales y golpean la pantalla de fósforo, que los convierte en luz visible. En este proceso, la luz entrante se amplifica 10.000 veces, lo que permite al usuario ver de noche.
El dispositivo OLED recientemente desarrollado también convierte la luz del infrarrojo cercano en luz visible y la amplifica más de 100 veces, pero sin el peso, el alto voltaje y la engorrosa capa de vacío necesarios para los intensificadores de imágenes tradicionales. Los investigadores afirman que mejorando el diseño del dispositivo se puede lograr mucho más.
“Una de las características más atractivas de este nuevo enfoque es que amplifica la luz dentro de una fina película de menos de una micra de espesor. Es más delgada que un mechón de cabello, que tiene aproximadamente 50 micras de espesor”, dijo Chris Gabnick, Profesor de ingeniería eléctrica e informática y física de la UM y autor correspondiente del estudio publicado recientemente. Fotónica de la naturaleza.
Dado que este dispositivo funciona a un voltaje mucho más bajo que los intensificadores de imágenes convencionales, abre la puerta a un consumo de energía significativamente menor y, por lo tanto, extiende la vida útil de la batería.
El dispositivo funciona combinando una capa absorbente de fotones, que convierte la luz infrarroja en electrones, y una pila de cinco capas de OLED, donde esos electrones se convierten en fotones de luz visible. Idealmente, se generan cinco fotones por cada electrón que pasa a través de la pila OLED.
Algunos de estos fotones son emitidos por el ojo del usuario, pero otros son reabsorbidos por la capa absorbente de fotones, generando más electrones que pasan a través del OLED en un ciclo de retroalimentación positiva. Esta reacción en cadena aumenta en gran medida la cantidad de luz de salida, lo que da como resultado una cantidad determinada de luz de entrada.
Los OLED anteriores podían convertir la luz del infrarrojo cercano en luz visible, pero fue en vano, lo que significa que un fotón de entrada producía un fotón de salida.
“Esta es la primera demostración de cómo capturar más fotones en un dispositivo de película delgada”, dijo Raju Lampande, investigador postdoctoral de la UM en ingeniería eléctrica e informática y autor principal del estudio.
El dispositivo también muestra un tipo de comportamiento de memoria que puede tener aplicaciones en visión por computadora. Conocida como histéresis, su salida de luz en un momento dado depende de la intensidad y duración de la luz de entrada anterior.
“Normalmente, cuando enciendes un OLED de conversión ascendente, comienza a emitir luz y cuando apagas la luz, deja de emitir luz. Con el tiempo, este dispositivo puede quedarse atascado y recordar cosas, lo cual es extraordinario”, dijo Gebnick.
Aunque el comportamiento de la memoria presenta algunos desafíos para las aplicaciones de visión nocturna, podría crear una oportunidad para el procesamiento de imágenes que funciona como el sistema visual humano, donde las neuronas biológicas miden el tiempo y la fuerza de las señales entrantes en función de si las señales pasan o no. La capacidad de recordar entradas pasadas puede hacer que estos OLED sean un buen candidato para el tipo de conexiones similares a neuronas que permiten interpretar y clasificar una imagen de entrada sin tener que procesar los datos en una unidad informática separada.
Los investigadores construyeron el dispositivo utilizando materiales y métodos “disponibles en el mercado” que ya se utilizan ampliamente en la fabricación de OLED, lo que mejora tanto la rentabilidad como la escalabilidad para futuras aplicaciones de la tecnología.
El trabajo se realizó en colaboración con OLEDWorks, una empresa que fabrica productos de iluminación OLED, y RTX, un contratista aeroespacial y de defensa. La tecnología está pendiente de patente de OLEDWorks y la Universidad Penn State, donde comenzó el estudio antes de que Giebink se mudara a la UM. Esta investigación fue financiada por DARPA (número de premio HR0011-22-C-0053).
