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Jun 01, 2023

Un giorno la connessione internet ultraveloce a casa potrebbe essere fornita tramite lampadine a LED

I diodi a emissione di luce (LED) basati su perovskite potrebbero essere la chiave per sviluppare larghezze di banda Internet molto più velocemente di quelle attualmente disponibili, mantenendo allo stesso tempo il consumo energetico e i costi

I diodi emettitori di luce (LED) a base di perovskite potrebbero essere la chiave per sviluppare larghezze di banda Internet molto più velocemente di quelle ora disponibili, mantenendo al contempo bassi i consumi energetici e i costi, hanno affermato i ricercatori. Altre potenziali applicazioni risiedono nella tecnologia laser.

La perovskite è un minerale naturale identificato per la prima volta negli Urali russi nel 1839 e composto principalmente da calcio, titanio e ossigeno, tutti presenti nei 10 elementi più comuni nella crosta terrestre. Il minerale ha dato il nome ad una classe di materiali basati sugli stessi elementi ma drogati con piccole quantità di altri. Per quasi i primi due secoli dopo la loro scoperta, queste perovskiti furono in gran parte una curiosità di interesse solo per i chimici.

Più recentemente, tuttavia, la capacità delle perovskiti di mostrare proprietà elettriche diverse a seconda degli atomi con cui sono drogate le ha trasformate in un materiale meraviglioso. Le perovskiti rappresentano ora uno dei modi più efficienti per intrappolare l’energia proveniente dalla luce solare e continuano a migliorare a ritmi senza precedenti. Inoltre, le perovskiti hanno il potenziale per essere prodotte in modo molto più economico rispetto alle tradizionali celle solari a base di silicio, mentre uno strato di perovskite su una base di silicio potrebbe catturare più luce di quanto non farebbe da solo.

Un decennio fa, quando venne rivelato al mondo il potenziale delle perovskiti nel catturare la luce, si notò anche che potevano offrire modi migliori per rilasciarla, fornendo LED più efficienti e flessibili. Per un pianeta nel mezzo di una crisi climatica ed energetica combinata, questo sembrava una sorta di ripensamento, anche se ovviamente se i nostri schermi TV LED hanno bisogno di meno energia per illuminarli è una vittoria ovvia.

Tuttavia, i ricercatori delle Università di Cambridge e del Surrey hanno dimostrato che le capacità dei LED alla perovskite potrebbero essere più di un ripensamento. Hanno annunciato il controllo sui LED alla perovskite agli alogenuri metallici che producevano larghezze di banda di modulazione di 42,6 MHz e velocità di trasmissione dati di oltre 50 Mbps. Gli autori pensano che questo sia solo l'inizio, poiché sono possibili larghezze di banda nell'ordine dei gigahertz. Alle massime velocità, questo consuma molta energia per bit, ma tornare a velocità sufficienti per la maggior parte degli scopi rende i sistemi molto meno assetati di energia.

Per decenni, i fisici hanno visto nella fotonica il futuro dell’elaborazione dei dati, sostituendo gli elettroni con fotoni che si muovono letteralmente alla velocità della luce. Tuttavia, realizzarlo nella pratica si è rivelato più difficile del previsto.

Le velocità sono limitate dalla capacità dei dispositivi di trasmissione, molto più che dai movimenti dei fotoni che trasportano le informazioni. Tuttavia, il team ritiene che la capacità dei LED alla perovskite di accendersi e spegnersi alla velocità della luce potrebbe rappresentare il progresso necessario. Le perovskiti possono anche essere integrate in substrati, compresi i chip di silicio, integrandoli direttamente nei dispositivi di elaborazione.

"Abbiamo fornito il primo studio per chiarire i meccanismi alla base della realizzazione di LED a perovskite ad alta velocità, che rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di sorgenti luminose a base di perovskite per le comunicazioni dati di prossima generazione", ha affermato in una nota il dottorando dell'Università di Cambridge Hao Wang.

“La capacità di realizzare emettitori di perovskite processati in soluzione su substrati di silicio apre anche la strada alla loro integrazione con piattaforme microelettroniche, presentando nuove opportunità per un’integrazione perfetta e un progresso nel campo delle comunicazioni di dati”.

Lo studio è pubblicato su Nature Photonics.