Les points quantiques ont permis d'augmenter considérablement la qualité des couleurs des écrans LCD. Cependant, ces nanocristaux à base de cadmium se sont avérés nocifs pour l'environnement. Les chercheurs de Fraunhofer travaillent avec un partenaire industriel pour développer une alternative prometteuse :les points quantiques à base de phosphure d'indium.
Le paysage est à couper le souffle. Parce que c'est si réel, tu oublies un instant que l'aigle encerclant le ciel n'est pas devant ta fenêtre, mais est à la place sur votre téléviseur. Ces images faussement réalistes ne sont pas seulement le résultat des écrans haute résolution disponibles sur les appareils modernes; les couleurs jouent aussi un rôle, et ils deviennent de plus en plus brillants et riches. Ceci est possible grâce à de minuscules cristaux appelés points quantiques (QD), qui ont une épaisseur de seulement quelques atomes. Ces nanoparticules situées dans les unités de rétroéclairage des écrans LCD QD offrent une multitude de couleurs, mais aussi ils possèdent une autre caractéristique extraordinaire. "Un gros avantage des points quantiques est que leurs propriétés optiques peuvent être modifiées sélectivement en changeant leur taille, " explique le Dr Armin Wedel de l'Institut Fraunhofer pour la recherche appliquée sur les polymères IAP à Potsdam, Allemagne. "Cela signifie que vous n'avez plus à fabriquer trois matériaux distincts pour les couleurs rouges, vert et bleu; il est désormais possible de faire le travail avec un seul. » Cela permet d'économiser du temps et de l'argent.
Au cours des dernières années, Les chercheurs de Fraunhofer IAP à Potsdam ont développé des points quantiques pour des clients dans un large éventail de secteurs industriels. Ils fabriquent les nanoparticules par synthèse chimique et les personnalisent pour chaque application. Cela se traduit initialement par de très petites particules qui émettent de la lumière bleue. À des tailles supérieures à environ 2 nanomètres, la couleur passe au vert. La plus grosse des particules quantiques, à 7 nanomètres de taille, émettent dans le domaine spectral rouge. Actuellement, Wedel et son équipe développent des points quantiques pour le rétroéclairage des écrans pour le compte de la société néerlandaise NDF Special Light Products B.V. Ces points quantiques amélioreront le rendu des couleurs et le réalisme des couleurs des écrans. Ici, les cristaux sont fabriqués pour les différentes couleurs d'émission et noyés dans des plastiques. Ces plastiques sont ensuite transformés en films et intégrés à l'écran en tant que film de conversion.
Matériaux alternatifs à base de phosphure d'indium
Avec cette tâche, les chercheurs sont confrontés à un nouveau défi. La Commission européenne envisage actuellement d'interdire le cadmium dans les biens de consommation d'ici 2017, en raison de ses effets néfastes sur l'environnement. Cependant, il est également considéré comme le matériau idéal pour la fabrication des cristaux – les points quantiques à base de cadmium peuvent atteindre une netteté spectrale à bande étroite de seulement 20 à 25 nanomètres. Les fabricants d'écrans du monde entier recherchent désormais des matériaux de remplacement appropriés présentant des caractéristiques similaires. Dans ce contexte, Fraunhofer IAP semble être sur une voie prometteuse.
"Nous testons des points quantiques à base de phosphure d'indium avec NDF Special Light Products, " dit Wedel. Son équipe est déjà parvenue à atteindre une netteté spectrale de 40 nanomètres. À première vue, cela ne semble pas trop éloigné de la qualité atteignable avec les points quantiques à base de cadmium, mais les différences de fidélité des couleurs sont toujours présentes. "Nous voyons cela comme une bonne première étape, mais nous nous efforçons toujours d'améliorer encore, " dit Wedel. Cet effort est appelé à payer, car les fabricants de téléviseurs ne sont pas les seuls à convoiter ces petites merveilles de couleurs. Il existe également un grand potentiel de marché pour des applications spéciales telles que les écrans d'équipement médical ou aéronautique. Par ailleurs, les points quantiques peuvent également augmenter l'efficacité des cellules solaires, ou peut être utilisé en bioanalyse. Pour ces cas particuliers, les caractéristiques optiques des points quantiques doivent être précisément configurées en fonction des exigences spécifiques de l'application. « Nous sommes bien placés grâce à notre vaste expérience dans la fabrication de points quantiques pour répondre aux exigences spécifiques des clients, " dit Wedel.
