Telas de pontos quânticos: como uma bactéria pode revolucionar esta tecnologia

Por Redação | em 16.05.2016 às 23h04

Tela de ponto quântico

A tecnologia das telas não diz respeito apenas a definição e tamanho que um display deve ter: atualmente, o último passo tomado no mundo das TVs e monitores diz respeito ao uso de cristais muito brilhantes conhecidos como "pontos quânticos", principalmente por causa de sua natureza quase desconhecida e tamanho incrivelmente reduzido. 

Essa tecnologia teve como objetivo, por muitos anos, revolucionar a forma como olhamos para os painéis LCD, mas tem caído em desuso por que sua fabricação é extremamente tóxica ao meio ambiente.

Tela de ponto quântico

A primeira empresa a utilizar essa tecnologia em displays foi a Sony, em 2011, com a tecnologia Triluminos (Imagem/Reprod.: Sony)

No ano passado, vários rumores indicavam que a Apple lançaria um modelo do iMac com uma imponente tela Retina Display utilizando a tecnologia de pontos quânticos, já desenvolvida pela Samsung para suas TVs Ultra HD 4K. Embora os indícios estivessem apontando para o lugar certo na época, a Maçã decidiu trocar o método por telas de cristal líquido comuns, porque além de não ir de acordo com as políticas ambientais da empresa, a tecnologia quântica é extremamente cara para os padrões industriais. 

Em meio a tantos pontos contra os displays quânticos, um estudo publicado por cinco engenheiros químicos da Lehigh University — localizada no estado da Pensilvânia nos Estados Unidos — demonstrou uma forma mais simples e mais amigável ao planeta de se chegar nos preciosos cristais diminutos: alimente essa enzima extraída do interior de uma bactéria com metal – sim, metal – e ela emitirá luz. Os desenhos que você vê na imagem abaixo, por exemplo, foram feitos com milhares desses pequenos pontos organizados de forma a exibir um padrão de cores específicas.

Ponto quântico

(Imagem/Reprod.: Lehigh University)

Uma tela LCD-TFT comum, por exemplo, possui várias camadas de vidro e entre elas uma luz de fundo. A passagem dessa luz será controlada pelo transistor TFT, que funciona de forma similar as persianas de uma janela. Quando o controlador de vídeo fornece energia para o transistor, ele permite a passagem da luz. Essa luz então ilumina uma das cores daquele pixel (vermelho, azul ou verde) e assim gera a imagem desejada.

De uma forma bastante resumida, é assim que uma tela LCD comum funciona. O desafio proposto pelos pontos quânticos é melhorar essa tecnologia tornando todo o conjunto ainda menor e com materiais melhores. No caso das enzimas, é como se elas substituíssem tanto o transistor quanto a luz de fundo nesse conjunto, já que quando alimentadas com metal os pequenos pontos produzidos por elas podem emitir luz ou conduzir energia elétrica.

Tela de ponto quântico

As telas com a tecnologia de ponto quântico são também muito mais finas que as telas LCD, chegando a espessura das telas OLED (Imagem/Reprod.: Sciblogs)

Bryan Berger, que é co-autor do estudo conduzido nos laboratórios da Universidade, contou ao New York Times que "tropeçou" na descoberta ao se deparar com uma sequência de eventos pouco prováveis: segundo ele, tudo começou quando um hospital local emitiu alertas sobre uma bactéria que crescia em objetos metálicos, em 2011. A partir daí, doutores e enfermeiras passaram a se preocupar pois a Stenotrophomonas maltophila, como é chamada, costuma causar infecções graves em pacientes com imunidade baixa, tipos comuns em hospitais, é claro.

Como se já não bastasse o fato da bactéria estar se espalhando pelas alas médicas do estado, descobriram também que o patógeno tinha ganhado o status de "superbactéria" ao verificar que pouquíssimos antibióticos podiam, de fato, matá-la. 

Tela de ponto quântico

O tamanho dos nanocristais interfere na cor emitida por eles, por causa disso, a variabilidade de tons é relativamente alta para o padrão LCD (Imagem/Reprod.: 3DPrint)

O químico entra na história quando verifica, com surpresa, que as bactérias estavam recebendo mínimas cargas elétricas do metal onde cresciam. O micróbio também "cuspia" aglomerados de pequenas partículas metálicas e isso fez Berger pensar na possibilidade da bactéria ser re-engenhada para que passasse a cuspir micro-cristais. Não gostamos de dar spoilers, mas devemos avisar que a resposta foi positiva: interagindo com as enzimas foi descoberto que alimentá-las com mínimas quantidades de Cádmio as faz produzir exatamente os pontos quânticos utilizados nos caríssimos displays suntuosos da Samsung. 

Com a descoberta, Berger e seus colegas Chris Kiely e Steve McIntosh se viram no desafio de utilizar uma bactéria infecciosa para criar os pontos quânticos. A parte interessante dos novos estudos publicados é saber que a bactéria não é mais necessária; é possível criar os cristais só utilizando uma enzima em particular da Stenotrophomonas maltophila. Atualmente, a produção desse semicondutor exige uma fábrica de altíssima tecnologia, uso de solventes poluentes ao meio ambiente e controle rigoroso de temperaturas que costumam passar dos 500 graus celsius. 

Tela de ponto quântico

Os cristais brilham quando irradiados por luz ultravioleta, mas também se iluminam quando são energizados (Imagem/Reprod.: Phys.org)

Os cristais criados na Universidade, entretanto, foram produzidos com uma única enzima e em temperatura ambiente, em custos infinitamente menores que os pagos pelas atuais fabricantes de displays. A tecnologia criada "por acidente" é muito mais segura, ecologicamente limpa e eficiente, já que é possível controlar também o tamanho dos cristais. Essa característica faz com que eles mudem de cor assumindo todo o espectro visto no arco-íris, algo muito superior ao padrão RGB utilizado hoje. 

Tela de ponto quântico

Na imagem você vê um display LED comum à esquerda e um display quântico à direita (Imagem/Reprod.: Samsung)

Por fim, é importante ressaltar que não é só de boas notícias que as pesquisas científicas vivem: para Warren Chan, um engenheiro biomédico da Universidade canadense de Toronto, é pouco provável que os cristais produzidos pelo método de Berger sejam tão nítidos e brilhantes quanto os produzidos da forma mais cara e já utilizada atualmente. Assim, embora os pontos atendam às necessidades ambientais das telas quânticas, é possível que eles não atendam tão bem os outros aspectos exigidos por essas fabricantes. 

Tela de ponto quântico

Além de ter cores e imagens mais nítidas, as telas com a tecnologia de nanocristais também são mais eficientes energeticamente que os modelos OLED (Imagem/Reprod.: Samsung)

Mesmo que não seja ideal para telas no futuro, é possível que a tecnologia ajude a identificar doenças e até mesmo tumores. A indústria energética ambientalista também visualiza o semicondutor como um possível componente das células de energia solar. É inegável que para aplicações que não exijam qualidade de imagem perfeita, os cristais desenvolvidos pelo estudo serão extremamente úteis. 

Quanto ao hospital que citamos anteriormente, é preciso dizer que Berger e seus colegas ainda estão tentando evitar que a bactéria colonize superfícies metálicas.  

Fonte: The New York Times

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