Investigadores CICECO publicam na revista Nature Communications
2014-12-11
Rute Ferreira (Investigadora), Vânia Freitas (Bolseira de Doutoramento) e Xue Bai (Bolseira de Pós-Doutoramento) são autores do artigo

Equipa de Investigação do CICECO, em parceria com Investigadores da Universidade Humboldt de Berlim (Alemanha), da Universidade de Ciência e Tecnologia de Changchun (China) e da Universidade Federal de Pernambuco (Brasil), desenvolveram um novo LED que, em relação aos que atualmente existem, tem melhor qualidade de luz branca, melhor índice de reprodução e temperatura de cor e melhor estabilidade e brilho constante. O artigo “Efficient and tuneable photoluminescent boehmite hybrid nanoplates lacking metal activator centres for single-phase white LEDs” publicado na Nature Communications, uma das revistas científicas mais prestigiadas do mundo, resultou do desenvolvimento de um LED cuja luz se assemelha à emitida pelo sol, sem necessidade do habitual recurso a filtros para a tornar mais acolhedora e para que não interfira com a percepção das cores do ambiente em redor. Para além disso, o novo LED foi desenvolvido com materiais não tóxicos e abundantes na natureza o que potencia a redução dos custos de fabrico e, consequentemente, de venda.

“Para criarmos este LED foi desenvolvido um novo material formado por partículas de dimensões nanométricas [um milhões de vezes mais pequenas do que o milímetro] constituídas por uma parte orgânica, baseada em ácidos carboxílicos, e uma outra parte inorgânica, feita por um mineral à base de alumínio”, desvenda Rute Ferreira, investigadora do CICECO/Departamento de Física da UA e coordenadora do estudo. As partículas foram depois depositadas na superfície de um LED comercial que emite luz ultravioleta, “luz esta que o nosso material absorve e converte em luz branca com elevado brilho”.

Mas os LEDS não foram apenas desenvolvidos a pensar no conforto que o respetivo uso na iluminação, quer interior, quer exterior, pode proporcionar aos olhos. “Sendo os LEDs uma alternativa às fontes de iluminação convencionais, energeticamente mais favorável e ambientalmente mais sustentável, espera-se que venham a dominar nas próximas décadas a indústria de iluminação”, aponta Rute Ferreira.

Nesse sentido, e a prever o uso massivo de uma tecnologia que deu este ano o Prémio Nobel da Física a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura pela invenção dos LEDs emissores de luz azul como precursores de fontes economizadoras de energia, o grupo de híbridos funcionais orgânicos-inorgânicos desenvolveu LEDs brancos com materiais baratos e amigos do ambiente.

A ‘receita’ dos novos LEDs, desvendada pela equipa de Rute Ferreira, Xue Bai e Vânia Feitas, dos departamentos de Física e Química, passa pela utilização de um material que “é produzido com matéria-prima barata, não tóxica e que pode ser encontrada na natureza em minérios, como a bauxite que tem uma produção anual elevada, na ordem das 200 milhões de toneladas”. Características que são “desejáveis de um ponto de vista industrial e ambiental”.

Pelo contrário, aponta Rute Ferreira, “os actuais LEDs brancos comerciais contêm iões lantanídeos com custo de produção elevado e sendo tóxicos, implica uma purificação química e reciclagem extremamente complexas”.

Futuro tem de ser iluminado de forma sustentável

De acordo com a Agência Internacional de Energia, a iluminação é responsável por, aproximadamente, 20 por cento do consumo mundial anual de energia. “As fontes de iluminação mais usadas, como as lâmpadas incandescentes e as lâmpadas fluorescentes, são ineficientes convertendo apenas, respetivamente, cerca de 5 e 20 por cento da energia elétrica em luz”, sublinha Rute Ferreira.

Por outro lado, recorda, “a produção da energia usada na iluminação mundial é uma das maiores causas de emissões de gases de efeito estufa pois produz anualmente 1900 milhões de toneladas de dióxido de carbono”. Uma quantidade que equivale a 6 por cento da emissão anual de dióxido de carbono e a 70 por cento daquele gás anualmente produzido por todos os veículos de transporte de passageiros.

Por isso, aponta a investigadora da UA, “os LEDs emissores de luz branca têm recebido uma considerável atenção nos últimos anos devido à sua capacidade de converter eletricidade em luz de forma mais eficiente do que aquela observada nas fontes de iluminação convencionais, aliada a maior tempo de vida e ausência de materiais tóxicos como o mercúrio”. Outros motivos de atenção incluem a utilização de LEDs como estímulo externo no controlo do ritmo circadiano humano, de plantas ou de bactérias, com impacto no estado fisiológico e na determinação dos padrões de atividade cerebral e regeneração celular.

Para além da Academia sueca, também a importância da luz na atividade humana foi recentemente destacada pela UNESCO que nomeou 2015 como o Ano Internacional da luz. “Esta escolha é justificada não só porque a luz é necessária à existência da própria vida como, também, pelas miríades aplicações que revolucionaram a sociedade através da medicina, comunicação, entretenimento e cultura”, lembra Rute Ferreira.

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