La nuova tecnologia E-Paper accelera

I ricercatori dell'Università di Toronto, in Ontario, hanno aumentato di dieci volte la velocità del loro nuovo materiale che cambia colore. Il materiale, che utilizza cristalli fotonici, riflette una luce brillante e intensa di qualsiasi colore, dal rosso al blu, cambiando colore in base alla tensione applicata. La tecnologia potrebbe consentire display a colori più luminosi e flessibili per lettori elettronici e cartelloni pubblicitari.

Scegli un colore: Un nuovo materiale costituito da cristalli fotonici cambia colore quando gli vengono applicati diversi voltaggi.

Per ottenere cambiamenti di colore che vanno dai raggi UV fino al vicino infrarosso, è l'unico materiale sul pianeta che può farlo, afferma il professore di chimica Geoffrey Ozin , che ha guidato il nuovo lavoro. Tutto quello che sto facendo qui è con un materiale che regola la tensione.

I dispositivi di lettura come Amazon Kindle, Sony Reader e il nuovo lettore di Plastic Logic utilizzano un e-paper in bianco e nero di Boston E inchiostro . La carta elettronica riflette la luce invece di emetterla, il che la rende meno affamata di energia e più facile da leggere in pieno sole. I display che utilizzano una versione a colori della tecnologia E Ink dovrebbero raggiungere il mercato nei prossimi anni, ma i loro pixel saranno divisi in tre subpixel, con filtri rosso, verde e blu. La luce dei subpixel viene miscelata con intensità variabili per produrre colori diversi. Ciò significa che hai solo un terzo dell'area [pixel] che mostra il rosso, afferma Jacques Angele, cofondatore della società francese di e-paper nemottico . Quindi riduci la luminosità di un fattore non lontano da tre.

Il vantaggio chiave della nuova tecnologia è che il cristallo fotonico che crea ogni pixel può essere sintonizzato per emettere colori diversi. In linea di principio, dovrebbero essere in grado di ottenere una buona luminosità più simile alla carta stampata, rispetto all'attuale tecnologia e-paper, afferma Angele. Aumentare la velocità con cui il materiale cambia colore lo avvicina di un passo alle applicazioni pratiche.

I ricercatori di Toronto hanno riportato la nuova versione del materiale in un online chimica applicata carta. Oltre a cambiare i colori più rapidamente, il materiale copre anche uno spettro di colori molto più ampio.

Opalux , la startup con sede a Toronto che commercializza la tecnologia, sta già utilizzando il nuovo materiale per realizzare display che cambiano colore. Il display è attualmente realizzato su vetro, ma potrebbe essere facilmente realizzato su substrati flessibili, afferma Andre Arsenault, coautore della carta e cofondatore di Opalux.

Un cristallo fotonico è una qualsiasi nanostruttura con uno schema regolare che influenza il movimento dei fotoni. Modificando leggermente la struttura, è possibile modificare il colore della luce che riflette il cristallo. In precedenza, i ricercatori canadesi hanno realizzato cristalli fotonici utilizzando pile di centinaia di nanosfere di silice incorporate in un polimero. Hanno inserito queste pile insieme a un elettrolita, un materiale che conduce ioni, tra due elettrodi trasparenti rivestiti su vetro. Quando vengono applicate tensioni diverse, l'elettrolita entra ed esce dal polimero, che si gonfia e si restringe, alterando la distanza tra le nanosfere. Questo cambia la lunghezza d'onda della luce riflessa.

Il cambiamento cruciale nel nuovo materiale è che non contiene silice. I ricercatori dissolvono le nanosfere di silice usando una soluzione acida. Questo lascia dietro di sé una struttura polimerica porosa, simile a una ragnatela, che ora funge da cristallo fotonico. I ricercatori riempiono i pori di elettrolita e inseriscono il materiale tra gli elettrodi.

L'elettrolita è ora a diretto contatto con una porzione molto più ampia della superficie del polimero, quindi entra ed esce dal polimero più velocemente e in modo più uniforme, accelerando il cambiamento di colore e aumentando la gamma di colori possibili. Quando il polimero attivo è riempito con sfere di silice, non c'è spazio vuoto disponibile per [elettrolita] per entrare e uscire, dice Arsenault. Quindi, per arrivare al fondo della struttura, [deve] diffondersi dall'alto fino in fondo, il che può essere una lunga strada da percorrere.

Il nuovo materiale ha raggiunto la velocità del display di E Ink. I pixel del cristallo fotonico possono cambiare colore in circa un decimo di secondo, secondo Arsenault. Al contrario, dice Angele, i pixel di E Ink impiegano circa un quinto di secondo. (Ma Angele aggiunge che i display di Nemoptic, che utilizzano un materiale chiamato cristalli liquidi nematici, cambiano colore in un centesimo di secondo.)

Angele dice che uno svantaggio dell'approccio del cristallo fotonico potrebbe essere che dipende dal flusso di elettrolita in risposta all'elettricità. Questo ciclo elettrochimico è simile a quello utilizzato nelle batterie ricaricabili. Quindi potrebbe affrontare gli stessi problemi delle batterie ricaricabili, dove l'efficienza diminuisce dopo un numero sufficiente di cicli, dice Angele. Per creare un display pratico, i ricercatori di Toronto dovranno assicurarsi che il dispositivo possa resistere a migliaia di cicli. Anche il controllo preciso della quantità di elettrolita che infonde il polimero per ottenere un colore specifico potrebbe essere una sfida, aggiunge Angele.

Ci sono altri ostacoli da superare. I pixel cambiano facilmente da colori a lunghezza d'onda più corti a colori più lunghi, dal blu al verde al rosso, ma il cambio di colore nella direzione inversa è più lento. I pixel devono anche avere più contrasto di colore. I ricercatori sperano di migliorare il materiale aggiungendo nanoparticelle al polimero.

nascondere