LEDs, tão finos quanto um fio de cabelo humano, podem em breve assumir tarefas tradicionalmente realizadas por lasers, desde a transmissão de dados dentro de racks de servidores até a alimentação de telas de última geração. Um novo estudo, com coautoria de Roark Chao, doutorando da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, aponta para um caminho viável. A pesquisa foi publicada na revista *Optics Letters*.
Roark Chao, estudante de engenharia elétrica, disse: "Estamos falando de dispositivos que têm praticamente o tamanho de um folículo capilar. Se conseguirmos controlar a emissão de luz, esses LEDs em miniatura poderão começar a substituir os lasers na comunicação de dados de curto alcance."
O estudo demonstra um novo design para diodos emissores de luz em miniatura que melhora simultaneamente a eficiência e a diretividade do feixe. Ao utilizar refletores de Bragg distribuídos para circundar lateralmente a região emissora, os pesquisadores alcançaram uma potência de saída aproximadamente 20% maior no lado do ar e mais de 130% maior no lado do substrato em comparação com um dispositivo de referência, além de reduzir o ângulo de divergência do feixe em aproximadamente 30%.
Além de direcionar a luz com maior precisão, os microLEDs redesenhados oferecem uma eficiência significativamente maior. A equipe de pesquisa observou uma melhoria de aproximadamente 35% na eficiência elétrica e 46% na eficiência de conexão em comparação com os designs tradicionais de microLEDs — o que significa que esses dispositivos podem converter mais energia elétrica consumida das tomadas em luz utilizável.
Os microLEDs — geralmente com 100 micrômetros ou menos de largura — estão surgindo como uma alternativa promissora aos lasers em enlaces ópticos de curto alcance, particularmente em data centers onde o gerenciamento térmico, a confiabilidade e o consumo de energia continuam sendo desafios constantes.
Um dos principais problemas com lasers é que eles começam a apresentar problemas térmicos em temperaturas relativamente baixas, afirma Roark Chao. Os microLEDs podem operar em temperaturas muito mais altas sem a necessidade de sistemas de resfriamento complexos. Isso significa menos substituições, custos mais baixos e maior flexibilidade em data centers.
Com a expansão contínua da computação em nuvem e da inteligência artificial, os centros de dados precisam transmitir grandes quantidades de informações de forma rápida e eficiente. Mesmo pequenas melhorias nas fontes de luz podem ter impactos econômicos significativos.
“O que é empolgante nos microLEDs é que eles oferecem múltiplas soluções em um único pacote”, diz Roark Chao. “Eles podem melhorar a comunicação de dados, possibilitar telas mais brilhantes e finas e até mesmo serem usados em áreas como realidade aumentada ou realidade virtual — tudo usando a mesma tecnologia subjacente.”
Roark Chao ingressou na UC Santa Barbara em 2020 como aluno de graduação em engenharia elétrica e posteriormente cursou o doutorado. Ele atribui o ritmo acelerado de trabalho à infraestrutura de pesquisa abrangente da universidade, que abrange desde o crescimento de materiais até a nanofabricação e o teste de dispositivos.
“Você pode simular projetos, cultivar cristais, fabricar dispositivos e testar — tudo no campus”, diz Roark Chao. “Essa rapidez, do conceito à experimentação, é o que torna este lugar tão poderoso.”
