Une récente découverte pourrait signifier des smartphones moins chers

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Les chimistes l’USC ont trouvé un moyen moins coûteux d’éclairer les écrans de smartphone et de télévision, ce qui permettrait aux fabricants et aux consommateurs de réaliser des économies sans affecter la qualité visuelle. Le cuivre serait la solution , selon leur étude, publiée vendredi dans la revue Science.

Des écrans à base de cuivre

«La technologie actuelle de chaque téléphone Samsung Galaxy, iPhone haut de gamme et téléviseur LG repose sur des composés d’iridium pour les couleurs et la lumière sur des écrans à LED organiques», a déclaré Mark Thompson, chimiste à la USC Dornsife College of Letters, Arts. et sciences.

« Nous utilisons l’iridium parce que nous obtenons une émission de lumière extrêmement efficace, mais c’est l’élément naturel le plus rare sur Terre », a déclaré Thompson. «L’un de nos défis a été de proposer une alternative plus abondante.»

Les précédentes tentatives pour générer une LED organique à base de cuivre, ou OLED, ont échoué. Les complexes de cuivre dans ces études avaient des structures plus faibles. Les molécules étaient instables, avec des durées de vie plus courtes que les composés d’iridium.

Le lien avec l’Iridium et les dinosaures

Le cuivre résout définitivement ce problème puisqu’il s’agit d’un métal abondant dans le monde entier. Iridium, en revanche, ne se trouve que dans quelques endroits – principalement l’Afrique du Sud et certaines régions d’Asie. L’hypothèse la plus largement acceptée qui explique cette rareté et les origines de l’iridium est qu’il a voyagé ici avec un météore – le même qui aurait détruit les dinosaures il y a 65 millions d’années.

À moins qu’un autre météore comme celui-ci ne frappe la Terre, l’iridium continuera à être une rareté. Sa demande ne fait qu’augmenter à mesure que les smartphones, les téléviseurs et autres appareils dotés d’écrans à LED gagnent en popularité.

Les OLED sont venus remplacer les écrans LCD à LED. Dans un écran OLED, chaque pixel génère de la lumière, tandis que dans les écrans LCD, les pixels sont éclairés par un rétroéclairage par LED. Outre sa rareté, l’iridium présente un autre inconvénient pour la technologie LED qui a laissé perplexe des chimistes depuis plus de deux décennies: des molécules plus faibles pour générer de la lumière bleue.

Lorsque les molécules des composés d’iridium sont excitées, elles génèrent deux des couleurs primaires de l’écran LED – le rouge et le vert – de manière très efficace, rapide et dans des dispositifs offrant une très longue durée de vie opérationnelle, a déclaré Thompson. Son laboratoire a conçu des molécules rouges et vertes à base d’iridium.

La troisième couleur requise, le bleu, a été le fléau de la technologie OLED car les OLED qui émettent le bleu ont une durée de vie très courte. Thompson a expliqué que les liaisons au sein des molécules bleues ont tendance à se décomposer. Les molécules bleues ont également besoin de plus d’électricité pour les dynamiser. Le bleu étant l’une des couleurs primaires des LED, ses performances médiocres peuvent affecter les couleurs d’un écran.

Des smartphones et des téléviseurs moins chers

L’équipe de Thompson semble avoir résolu ce problème également avec son nouveau composé à base de cuivre, un complexe moléculaire plus rigide que les composés de cuivre plus faibles précédents. Les chimistes ont découvert que le taux d’émission de lumière du nouveau composé correspond à celui de l’’iridium. L’énergie est donc efficacement convertie en lumière et en couleur.

« Notre document définit les règles de conception de base pour obtenir des rendements d’émission similaires à ceux de l’iridium mais avec le cuivre, et des couleurs allant du bleu au vert et au jaune », a déclaré Rasha Hamze, l’auteure principale de l’étude et ancienne diplômée du département de chimie de l’USC Dornsife. « Obtenir une émission bleue efficace à partir de composés de cuivre ouvre des possibilités entièrement nouvelles pour s’attaquer au problème de la courte durée de vie des appareils qui doivent émettent le bleu. »

Un brevet a été déposé 

Hamze a récemment commencé à travailler pour l’Universal Display Corp., qui développe, fabrique et entretient les technologies OLED. L’équipe de l’USC Dornsife a déposé une demande de brevet pour son composé à base de cuivre. Thompson a ensuite indiqué qu’il souhaitait voir si ces composés de cuivre rigides pourraient également conduire à la création d’un éclairage plus économe en énergie.

Source : University of Southern California
Crésit photo sur Unsplash : Emre Karataş

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