Para falar sobre nanocristais e como eles funcionam, precisamos primeiro entender algumas outras coisas.

A primeira delas é entender o que é Nanociência.

Nanociência é o estudo e o conhecimento das técnicas e aplicações da nanotecnologia e está relacionada muito além da informática, envolvendo a medicina, a química, a física, engenharia, biologia, entre outras coisas.

A nanociência(e também a nanotecnoclogia) tem por objetivo a compreensão e o controle da matéria em sua “menor escala”.

Mas O que é nanotecnologia?

Resumindo? É a tecnologia que explora as escalas manométricas, que aplica à produção de circuitos com a dimensão de átomos e moléculas.

Na prática é uma maneira de trabalhar com as menores partículas da matéria, trazendo resultados mais eficazes, personalizáveis, com maior desempenho.

É a partir daqui que podemos começar a falar de Nanocristais.

Nanocristal é uma partícula que contém algumas centenas de milhares de átomso que estão dispostos ordenadamente em uma estrutura cristalina.

A forma dos nanocristais tende a minimizar a energia livre ou “tensão superficial” ‘. É por isso que os nanocristais são estruturas que se assemelham a esferas compactas, tanto quanto possível e permitido pela ordem cristalina e o número de átomos no nanocristais.

Devido à superfície exposta longo de nanocristais pode ser quimicamente altamente activa e instável. Por exemplo, as nanopartículas de prata são conhecidas por serem muito eficaz contra micróbios. Os nanocristais podem ser utilizados como blocos de nanomateriais estruturados estruturados.

Os nanocristais tem um enome potencial na ótica eletrónica por causa de sua capacidade de alterar o comprimento de ondas de luz.

Tem se apresentado grande interesse em nanopartículas cristalinas por muitos motivos:

• Nanocristais de silício são muito eficientes na emissão de luz;
• Nanocristais feitos de zeólito são usados para tansformar óleo bruto em diesel. O uso dos nanocristais de zeólito tornam o processo mais barato que o usual.
• Filmes finos células solares e muitos outras estruturas e processos se tornam muito mais eficientes e baratos com nanoestruturas cristalinas.

E é aqui que começamos a falar de nanocristais em tecnologia de monitores e TV e em altíssimas resoluções de imagens.

O Quantum dot é um tipo experimental de tecnologia de exibição Os quantum dot(QD) ou semicondutores de nanocristais oferecem uma alternativa para aplicações comerciais, semelhante ao OLED.
Os QD poderiam suportar grandes displays flexíveis e não se degradam tão rápido como OLEDs, o que os torna perfeitos para TVs, câmeras, celulares, games.

Os QD, apesar de ter estruturas atômicas simples, tem propriedades incomuns, onde os níveis de energia são fortemente dependentes do tamanho da estrutura.

Um exemplo, é o CDSE (ponto quântico emissão de luz de seleneto de cadmio) que pode ser ajustado de vermelho (diâmetro 5 nm) para a região de violeta (1,5 nm dot).

O Motivo, fisicamente falando, para a variação da coloração do QD é o efeito de confinamento quântico, que está relacionado aos níveis de energia. QDs maiores têm mais níveis de energia que são mais espaçadas, permitindo que o QD para absorver fótons de baixa energia (cor mais vermelha).

Os QD-LEDs são caracterizados por emissões puras e saturadas de cores com estreita largura de banda. Seu comprimento de onda de emissão é facilmente afinado, alterando o tamanho dos pontos quânticos. Além disso, QD-LED oferecem pureza da cor elevada e durabilidade combinado com a eficiência, flexibilidade e baixo custo de processamento dos dispositivos orgânicos emissores de luz. Estrutura de QD-LED pode ser sintonizado em toda a faixa de comprimento de onda visível de 460 nm (azul) para 650 nm (vermelho).

Curiosidade: O Olho humano pode detectar a luz de 380 a 750 nm.

A estrutura de QD-LED é semelhante à concepção básica de OLED. A principal diferença é que os centros emissores de luz são nanocristais de seleneto de cádmio(CdSe). Uma camada de QD CdSe está “ensanduichada” entre camadas de elétrons de transporte e materiais orgânicos.

O desafio de trazer elétrons e as aberturas ao mesmo tempo em pequenas regiões para recombinação eficiente para emitir fótons sem dissipação foi resolvida intercalando uma camada emissiva fina entre uma camada de HTL e uma camada de elétrons de transporte (ETL). Ao fazer uma camada emissora numa única camada de quantum dots, electrons e lacunas podem ser transferidos diretamente a partir das superfícies do ETL e HTL, proporcionando alta eficiência de recombinação.

A matriz de pontos quânticos é fabricado por auto-montagem de um processo conhecido como montagem rotacional: uma solução de quantum dots em um material orgânico é vertida sobre um substrato, o qual é então ajustado a centrifugação para espalhar uniformemente a solução.

OLED x Quantum Dot

Monitores de nanocristais aumentaria em 30% o espectro visível, usando de 30 a 50% menos energia que os LCDs, principalmente pq não precisariam de iluminação de fundo.

LEDs QD são 50-100 vezes mais brilhante do que CRT e monitores LCD.

QDs são solúveis em ambos os solventes aquosos e não aquosos, o que permite ser colocado de maneira imprimível e flexível em todos os tamanhos, incluindo grandes TVs.

QDs pode ser inorgânico, oferecendo um tempo de vida maior que o Oled.

Além de displays OLED, monitores de MICROLED estão surgindo como concorrentes ao nanocristal.

O Oled é uma nova maneira de se construir telas, sendo o professor da USP, Marcelo Zuffo, “é um novo paradigma em tecnologia de telas.

Foi feito um estudo que comparou 3 modelos de um fabricante de TV: Um modelo de LED, um de pontos Quânticos(Quantum Dot) e outro de diodo emissor de luz orgânico(Oled). Os  de testes mostraram o Oled como superior em 7 de 8 quesitos.

A TV de pontos quânticos, que também é conhecida no Nano Spectrum, teve um melhor resultado em luminância(brilho de cor branca).

A tecnologia de pontos quânticos é uma evolução do LED, em que uma película de nanocristais de semicondutores é usada para corrigir distorções de cor. Ambas são telas de cristal líquido (LCD). No Oled, os pontos que formam a imagem são gerados por filmes de moléculas orgânicas, o que melhora a cor e a taxa de contraste.

Cenário atual

Atualmente, 90% ou mais, dos aparelhos vendidos no Brasil, além de possuírem conexão com a internet, têm tecnologia LED. O Oled, por sua vez, ainda nem aparece nas estatísticas. Algumas fabricantes, como a LG, acabaram de lançar sua linha de aparelhos com a tecnologia. Já a Samsung chegou a lanças TVs com OLED em 2013, mas aposta mais no Quantum Dot. A Sony foi a pioneira, mas hoje não oferece o produto no Brasil.

A indústria está apostando na tecnologia 4K ou UHD, essas TV’s tem uma resolução que equivale atualmente a 4 vezes a alta definição que temos na TV aberta. Como falamos no post sobre tecnologia 4K, o maior problema é a falta de conteúdo com essa resolução.

Atualmente, séries do Netflix, como House of Cards e Narcos, estão disponíveis em ultra-alta definição, se o consumidor tiver uma conexão de internet suficientemente boa. Também existem conteúdos 4K no YouTube e no aplicativo Globosat Play 4K. Ainda não existe previsão, no entanto, para o lançamento de canais em ultra-alta definição no Brasil, fora dos serviços sob demanda.

No Brasil, apenas 3% do total de televisores do pais são em UHD, o que representa um valor muito pequeno. Cerca de 7% da receita.

Uma TV de ultra-alta definição pode ter tela LED, Quantum Dot ou Oled. Isso quer dizer que a qualidade da imagem de uma TV 4K pode variar de um aparelho para outro.

A Samsung tem uma nova linha de televisores de Quantum Dot. Segundo João Paulo Rezende, gerente de produtos da Samsung:  “Existem ganho de imagem em relação ao LED. A intensidade do brilho é até duas vezes e meia a do LED. O modelo de painéis de nanocristais (Quantum Dot) tem 64 vezes mais cores.”

Ainda segundo ele, a Samsung resolveu retirar o Oled do mercado porque a tecnologia ainda não está pronta para ser usada em TVs. O ponto principal é a durabilidade. Segundo Rezende, essa tecnologia tem um terço da vida útil da TV de LED. Os pixels (pontos) começam a apagar.

Já a LG afirma que o problema foi resolvido. “Por meio de uma tecnologia proprietária, conseguimos produzir Oled com durabilidade nos mesmos padrões das TVs convencionais”, informou a companhia.

A INFOLAB testou a TV Samsung 65JS9000, da linha SUHD, que é uma das mais caras. Ela tem tela de 65” curva, com resolução 4K, com tecnologia de ponto quântico. Segundo a fabricante, o método que usaram para implementar essa tecnologia é proprietário e tem cores mais vivas. Apesar da altíssima qualidade, o preço ainda é um tanto salgado: R$ 18.000,00

Abaixo a ficha técnica e a avaliação segundo a INFOlab.

Ficha técnica

Tamanho:	55 e 65 polegadas
Resolução:	UHD (3840 x 2160 pixels)
Entradas:	4 HDMI 2.0, 1 USB 3.0, 2 USB 2.0, 2 Coaxial, Componente e Composto
Saídas:	Óptica
Dados:	Gigabit Ethernet + Wi-Fi AC, Bluetooth 4.0
Sistema:	Tizen

Avaliação técnica

• Prós: Imagem excelente, sistema promissor, One Connect é inovador e útil.
• Contras: Há TVs OLED pelo mesmo preço com melhor contraste e o sistema ainda possui bugs.
• Conclusão: Uma TV de alto nível que mostra a evolução do sistema Tizen.

Esse foi mais um post do Blog do Curso de Hardware Microcamp.
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