Los investigadores de Oxford pueden crear un antes y un después en las pantallas de todos los dispositivos.

Cuando publicamos la noticia de ayer, a pesar de que parecía más de lo mismo con respecto a Mirasol, nos hemos dedicado a investigar si hay más datos al respecto, y para nuestra sorpresa hemos encontrado abundante información en este cuerno de la abundancia informativa que es internet.

Hay que matizar que el cambio de estado por la carga eléctrica, se produce sobre un material amorfo, que al recibir la corriente, cambia su estructura convirtiéndose en cristalina, con capacidad de reflejar la luz que recibe. Esto se llama cambio de fase. Pero el tema realmente interesante, es que la resolución que se puede conseguir con esta técnica es unas 150 veces superior a la actual, con miles de píxeles por pulgada, además podrían reproducir el color, serían flexibles y tendrían un comportamiento similar a la tinta electrónica. Expliquemos mejor todo esto:

El díametro de los píxeles se mediría en nanómetros inicialmente las primeras imágenes fueron creadas usando el haz de electrones de un microscopio atómico, entonces el equipo pudo demostrar que estas pequeñísimas “pilas” formadas por el microscopio atómico se puede convertir en prototipos de píxeles para pantallas. Estos "nano-píxeles '- sólo 300 por 300 nanómetros de tamaño - se pueden cambiar eléctricamente' 'a voluntad, creando los puntos de colores que forman los bloques de construcción de una tecnología de pantalla de muy alta resolución. Para que nos hagamos una idea, en una pantalla de 400 ppi actual que tienen las mejores pantallas de smartphone actuales, cada píxel es unas 150 veces mas grande que estos nanopíxeles. Y lo mejor de todo es que las pantallas que los llevan no son muy diferentes de las LCD actuales.

Las resoluciones que se podrían conseguir llegan a los 198.000 X 120000 píxeles en una pantalla de ordenador, el límite físico de la resolución de las pantallas se ha roto, podemos estar en un momento histórico en cuanto a la técnica de reproducción de imágenes se refiere. La paradoja ahora, es que el hardware de los aparatos tendrá que dar un salto gigantesco igualmente, para conseguir fabricar un chip capaz de manejar todos estos píxeles en tiempo real,seguramente harán falta unos cuantos años también para que se fabriquen. Por poner un ejemplo, las pantalla HD actuales con una resolución de 1920X1080 tienen 2,07 millones de píxeles, si aumentamos esta resolución 150 veces, ya estamos hablando de más de 311 millones de píxeles.

Se trata de un “sandwich” de material de cambio de fase entre dos capas de electrodos transparentes; los investigadores descubrieron que podían usar pequeñas corrientes eléctricas para “dibujar” dentro de esta pantalla, primero imágenes, y luego imágenes en movimiento. Cada uno de estos “sandwiches” es un nanopíxel, y al juntar una gran cantidad de ellos y manipularlos con corriente eléctrica es posible crear pantallas con una resolución espectacular; por ejemplo, las siguientes imágenes miden en torno a los 70 micrómetros y son mas pequeñas que el ancho de un pelo humano.

El equipo liderado por científicos de la Universidad de Oxford que exploró el vínculo entre las propiedades eléctricas y ópticas de los materiales de cambio de fase . Encontraron que intercalando a modo de sandwich una capa gruesa de siete nanómetros de un material de cambio de fase (GST) entre dos capas de un electrodo transparente les permitiría utilizar una corriente pequeña para 'dibujar' imágenes dentro de la 'pila' del bocadillo.

Al darse cuenta de su potencial, el equipo de Oxford ha presentado una patente sobre el descubrimiento con la ayuda de Isis Innovation, la tecnología de la empresa de comercialización de la Universidad de Oxford. Isis está debatiendo las pantallas con las empresas que están interesadas en la evaluación de la tecnología, y con los inversionistas —lo mismo que se haría en España vamos— Está claro que nos queda mucho que aprender.

“No nos dispusimos a inventar un nuevo tipo de pantalla” dijo el profesor Harish Bhaskaran del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, quien dirigió la investigación. "Estamos explorando la relación entre las propiedades eléctricas y ópticas de los materiales de cambio de fase y luego tuvimos la idea de crear este GST "sándwich" compuesto por capas de sólo unos pocos nanómetros de espesor. Descubrimos que no sólo fuimos capaces de crear imágenes en la pila, para nuestra sorpresa, las capas más delgadas de GST en realidad nos dieron un mejor contraste. También descubrimos que la alteración del tamaño de la capa de electrodo inferior nos permitió cambiar el color de la imagen.

Las capas del sándwich de GST se crean utilizando una técnica de pulverización catódica donde un objetivo es bombardeado con partículas de alta energía de modo que los átomos del objetivo se depositan sobre otro material como una película delgada.

'Debido a que las capas que componen nuestros equipos pueden ser depositados como películas delgadas que pueden ser incorporados en materiales flexibles muy delgadas. Ya hemos demostrado que la técnica funciona en las hojas de Mylar flexibles de alrededor de 200 nanómetros de espesor, "dijo el profesor Bhaskaran. 'Esto los hace potencialmente útiles para "gafas inteligentes", pantallas plegables, pantallas parabrisas, y las retinas incluso sintéticas que imitan las capacidades de las células fotorreceptoras del ojo humano.'

Peiman Hosseini del Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, el primer autor del artículo, dijo: "Nuestros modelos son tan buenos para predecir el experimento que podemos ajustar nuestro prototipo para crear cualquier color que queremos - incluyendo los colores primarios necesarios para una pantalla. Una de las ventajas de nuestro diseño es que, a diferencia de la mayoría de las pantallas LCD convencionales, no habría ninguna necesidad de actualizar constantemente todos los píxeles, usted sólo tiene que actualizar aquellos píxeles que realmente cambian (los píxeles estáticos permanecen como estaban). Esto significa que cualquier despliegue basado en esta tecnología tendría muy bajo consumo de energía ".

La investigación sugiere que las pantallas finas como el papel flexibles basados ​​en esta tecnología podrían tener la capacidad de cambiar entre un modo de color e-reader 'de ahorro de energía, y una pantalla retroiluminada capaz de mostrar imágenes de vídeo. Estas pantallas pueden ser creadas usando materiales baratos y, debido a que estarían en estado sólido, prometen ser fiables y fáciles de fabricar. Los diminutos 'nano-píxeles', lo hacen ideal para aplicaciones, tales como gafas inteligentes, en los que una imagen se proyecta en un tamaño más grande que, incluso ampliada, ofrecerían muy alta resolución.

El profesor David Wright, del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Exeter, co-autor del artículo, dijo: "Junto con muchos otros investigadores de todo el mundo, hemos estado buscando el uso de estos materiales GST para aplicaciones de memoria durante muchos años, pero nadie antes pensó en combinar su funcionalidad eléctrica y óptica para proporcionar tipos completamente nuevos de pantallas de color electrónica de alta resolución, por lo que nuestro trabajo es un avance real ".

Las pantallas creadas con este método además tienen la posibilidad de cambiar de modo entre uno similar a la tinta electrónica pero a color, y otro iluminado capaz de mostrar vídeo; el primer modo evidentemente consumirá menos batería lo que abre la puerta a lectores de libros electrónicos a color que duren mucho mas. Lo curioso es que, aunque las características de estos materiales los hacen ideales para pantallas, en realidad hasta ahora la mayoría de investigaciones se ha centrado en usarlos como memoria de almacenamiento

Profesor Bhaskaran dijo que el descubrimiento no habría sido posible sin el apoyo de Ingeniería y Ciencias Físicas del Consejo de Investigación del Reino Unido (EPSRC): "EPSRC ha estado financiando nuestra investigación fundamental y este descubrimiento casual demuestra hasta donde el apoyo a los llamados" cielos azules "de investigación puede conducir.

El material de cambio de fase utilizada fue la aleación Ge2Sb2Te5 (germanio-antimonio-telurio o GST) entre dos capas de electrodos de óxido de indio y estaño (ITO).

Como la penicilina, y otros muchos avances  estas pantallas se han descubierto por casualidad ya que la investigación iba dirigida como ya hemos dicho al almacenamiento de datos.

El desarrollo de materiales cuyo índice de refracción se puede transformar ópticamente si se desea, como los materiales de cambio de fase a base de calcogenuros, ha revolucionado los medios de comunicación y las industrias de almacenamiento de datos, proporcionando alta velocidad, las plataformas de bajo costo, portátiles y fiables capaces de almacenar grandes cantidades de datos. Cambiar los materiales de cambio de fase entre dos estados-sólidas amorfas y cristalinas, en respuesta a un estímulo, como el calor, con un cambio asociado en las propiedades físicas del material, incluida la absorción óptica, conductividad eléctrica y el módulo de Young.

 Las solicitudes iniciales de estos materiales (especialmente la aleación de teluro de antimonio germanio explotaron el cambio reversible en sus propiedades ópticas en las tecnologías de almacenamiento de datos ópticos regrabables . Más recientemente, el cambio en su conductividad eléctrica también ha sido ampliamente estudiado en el desarrollo de memorias de cambio de fase no volátiles  Aquí nos muestran que mediante la combinación de la modulación propiedad óptica y electrónica de tales materiales, visualización y aplicaciones de visualización de datos que van más allá del almacenamiento de datos se pueden crear. El uso de materiales de cambio de fase extremadamente delgadas y conductores transparentes, demostramos los cambios de color estable eléctricamente inducidos en los modos de reflexión y semi-transparentes. Además, se muestra cómo un enfoque pixelado puede ser utilizado en las pantallas en las dos películas rígidas y flexibles. Este marco optoelectrónico utilizando materiales de cambio de fase de baja dimensión tiene muchas aplicaciones posibles, como ultrarrápida, enteramente pantallas de estado sólido con píxeles de escala nanométrica, vidrios semitransparentes "inteligentes", las lentes de contacto "inteligentes" y dispositivos de retina artificial.

El espesor de la capa de fondo afecta al color reflejado del píxel, dependiendo del grosor de la capa inferior, una longitud de onda diferente de la luz se refleja (los investigadores ya han descubierto cómo crear píxeles R, G y B). Al cambiar la fase de la capa de GST, el nanopixel se puede encender o apagar. Es de destacar que no hace falta aplicar energía salvo para que el píxel cambie de estado, por lo que sólo consume electricidad como los ereaders cuando se pasa de página, por otro lado como las pantallas son tan finas, pueden ser depositadas sobre sustratos muy delgados como el Mylar de 200 nm. Por lo tanto también son flexibles.

En esta fotografía se aprecia como las cualidades del color no cambian cuando se doblan la pantalla, también en las semitransparentes.

Bueno pues un campo muy diverso se abre con esta tecnología, las aplicaciones son infinitas porque además pueden ser pantallas semitransparentes. Las ventanas de cristal de los edificios, podrán transmitir información, podremos recibir el periódico en una pantalla que llevaremos doblada en nuestro bolsillo, los parabrisas de nuestros automóviles podrán ser también fuentes continuas de información sobre todo lo que nos rodea mientras conducimos, debido a su alta densidad, igualmente las gafas inteligentes nos podrán aportar datos continuamente agrandándonos artificialmente la realidad, y nuestras ropas podrán servir para transmitir mensajes al medio como si fuéramos aves del paraíso en celo, cortejando a su pareja. Lo que nos interesa como lectores de libros y aficionados a la tecnología es que podrán alternar su uso como pantallas de tinta electrónica y retroiluminadas.

Esta tecnología puede provocar que todas que se están desarrollando hasta ahora, sean etapas intermedias hacia este destino, ya que tiene todas las características que se pueden exigir: Alternancia de comportamiento reflectivo de la tinta electrónica actual, con las pantallas retroiluminadas, reproducción de color, y de vídeo, flexibilidad y dureza, ¿Quien da más?

Solo cabe esperar, que toda esta técnica no contribuya más de la cuenta a la infoxicación, (intoxicación de información) de la que empezamos a sufrir sus consecuencias, ya que el hombre nunca ha tenido tanta información como ahora, pero muchos dicen que tampoco se ha sentido tan solo en la historia, a pesar de estar rodeado de miles de personas e informado de todo lo que pasa a su alrededor y en el otro lado del mundo.

Por lo menos siempre nos quedaran nuestros amigos los libros, que nos invitan a tomar contacto con nuestro interior y con nuestra imaginación, una de las mejores cualidades que tenemos los humanos.

Fuente:  Nature, ABC tecnología,