Prêmio Futuro

Para o professor Karl Leo, o futuro da luz está ao alcance da mão. Na mesa do laboratório do pesquisador de Dresden, há quatro lâminas quadradas de vidro, cada uma medindo quatro centímetros de lado. A lâmina, extremamente fina, começa a emitir luz, quando o professor induz energia elétrica.

Este díodo orgânico emissor de luz (OLED, na sigla em inglês), foi desenvolvido pelo Instituto Fraunhofer de Pesquisa em Microssistemas Fotônicos (IPMS), em Dresden, cujo diretor, Karl Leo, prevê um futuro brilhante para a iluminação de superfície. "A visão mais extrema é imaginar um OLED colado ao teto, como um papel de parede, gerando luz", explica o físico de 51 anos. Isso, diz Leo, iria abrir um leque de possibilidades completamente novo para arquitetos e designers de luz: "É possível, por exemplo, acoplar uma lâmina a uma janela, de forma que ela seja ao mesmo tempo fonte de luz e célula fotovoltaica".

Economizando energia com lâminas finíssimas

Há mais de dez anos, os pesquisadores do IPMS de Dresden trabalham intensamente para que esta visão de futuro se torne realidade. Em seis ou sete anos, isso deverá acontecer de fato, ou seja, os OLEDs passarão a fazer parte do cotidiano, diz o visionário Leo.

Ele pega a lâmina quadrada luminescente, segura-a com a mão em direção ao céu, vira-a para si e em direção oposta. Hoje, fala o pesquisador, mesmo OLEDs pequenos como este ainda são muito caros, custando por volta de 100 euros cada um.

Leo tem consciência de que este preço é, obviamente, alto demais. "Precisamos fazer muitos progressos nos quesitos eficiência, durabilidade e preço, a fim de tornar os OLEDs tão corriqueiros quanto uma lâmpada é hoje", diz o professor.

O desenvolvimento da tecnologia neste âmbito é muito promissor. Essas fontes luminosas de superfície emitem luz de maneira bastante homogênea. E para construi-las, é preciso pouca matéria-prima. Ao contrário das lâmpadas incandescentes ou fluorescentes, os OLEDs não esquentam. Isso faz com que eles sejam especialmente econômicos, pois, desta forma, não há desperdício de energia em forma de calor.

"O ser humano está acostumado, há cem mil anos, com a ideia de que a luz é produzida através do calor, ou seja, do fogo, de velas ou de lâmpadas", fala Leo. É por isso que, segundo ele, os OLEDs significam uma verdadeira revolução da luz, pois, pela primeira vez, faz-se uso de uma luz produzida sem calor.

Como ensinar os hidrocarbonetos a iluminar

Em uma prateleira do laboratório de Karl Leo, brilham OLEDs nas cores branca, verde e laranja. Eles emitem luz, porque os elétrons se movimentam de um lado para o outro da lâmina de vidro, deslocando-se através de diversos semicondutores de materiais orgânicos, explica o professor. "São hidrocarbonetos, que inserimos sobre toda a superfície das lâminas de vidro", diz ele, enquanto mostra algumas garrafinhas de plásticos bem pequenas, nas quais é armazenado um pó colorido. "Estes corantes são liberados em camadas muito finas", aponta Leo. "Muito fino" para o físico significa mais ou menos um milésimo de um fio de cabelo humano.

Materiais semelhantes aos utilizados por Leo são usados também, por exemplo, na coloração de roupas, pintura de carros ou em copiadoras. O problema aqui é que esses hidrocarbonetos, por sua natureza, não conduzem bem energia. Para que os elétrons possam ser transportados, os pesquisadores de Dresden usaram um truque, ou seja, eles adicionaram propositalmente à mistura pequenas quantidades de outro tipo de moléculas. Estas, por suas vezes, são, ao contrário do ambiente onde se encontram, especialistas no transporte de cargas elétricas. A grande jogada aqui é que apenas 1% de tais moléculas na mistura pode fazer com que a condutividade elétrica aumente em 1 milhão de vezes.

Do laboratório à produção industrial

Martin Pfeiffer e Jan Blochwitz-Nimoth, que foram orientados em seus trabalhos de doutoramento por Karl Leo, foram os responsáveis pela criação das bases deste procedimento – chamado de dopagem – na área da eletrônica orgânica. Para isso, eles lançaram mão das teorias da física dos semicondutores, utilizando os mesmos, contudo, na contramão de todos os teoremas, em novos campos de pesquisa.

Até a virada do milênio, os pesquisadores de Dresden eram simplesmente ridicularizados pelor especialistas da área. Foi só aí que aconteceu uma virada para o procedimento da dopagem , diz Leo: "Introduzimos o procedimento e mostramos, de forma estável, que os díodos orgânicos emissores de luz funcionam muito bem".

Com as patentes necessárias na mala, os pesquisadores partiram para a fundação de uma empresa para além dos domínios da Universidade de Dresden. Jan Blochwitz-Nimoth voltou-se para os OLEDs; Martin Pfeiffer para as células fotovoltaicas orgânicas. "Díodo emissor de luz significa inserir energia e obter luz", explica Martin Pfeiffer. "As células fotovoltaicas funcionam exatamente ao contrário".

Ou seja, os pesquisadores criaram duas empresas interligadas, que suprem ambos os mercados. Desde 2003, a Novaled – sigla que une as duas firmas – oferece seu know-how e a tecnologia de produção de OLEDs a fabricantes de lâmpadas e grandes grupos da área de eletrônica. E desde 2006, os engenheiros tentam, ao mesmo tempo, através da empresa Heliatek, inserir células fotovoltaicas orgânicas no mercado. "Estou construindo no momento a primeira unidade de produção", fala Martin Pfeiffer, hoje diretor comercial da Heliatek. As duas empresas juntas empregam hoje aproximadamente 200 funcionários.

Mais estabilidade, mais flexibilidade e superfícies maiores

Embora o know-how dos pesquisadores e empresários de Dresden sejam internacionalmente considerados de ponta, a concorrência sobretudo dos fabricantes coreanos e japoneses é forte, principalmente nas aplicações de OLEDs em telas de computador e monitores. Mesmo assim, Falk Löser, físico da Novaled, vê boas chances para a empresa alemã high-tech: "Trata-se, agora, de levar os OLEDs ao mercado de iluminação, onde até agora ainda não se estabeleceu uma situação clara como no mercado dos displays", diz Löser.

Mas para que os OLEDs se firmem, de fato, no mercado, ainda é preciso uma contribuição da ciência. Em uma depedência externa do IPMS de Dresden, uma projeto-piloto dedica-se a tornar os OLEDs mais maleáveis e sobretudo maiores. O procedimento usado imprime camadas de OLEDs em lâminas de metal e plástico, criando rolos de até dois metros de largura, que podem ser infinitamente longos.

Com tais estruturas flexíveis de OLEDs, muitos objetos cotidianos poderão exercer diversas funções ao mesmo tempo. "Será possível, por exemplo, abaixar uma persiana à noite, que emite luz em toda sua superfície, dando a impressão de luz do dia. Ou seria possível fabricar roupas para trabalhadores em áreas de segurança, de forma que eles fiquem com todo o corpo iluminado", fala Karl Leo convencido da utilidade dos OLEDs.

Sua meta é fazer com que, a longo prazo, um metro quadrado de lâmina de OLED custe menos que 50 euros. O problema, contudo, é que quanto maior a superfície, mais propensos a defeitos são os OLEDs, pois partículas de poeira, por exemplo, podem entrar facilmente nos mesmos, destruindo as camadas sensíveis. O professor Karl Leo está convencido de que esse é também um obstáculo a ser vencido. O especialista quer, no fim de sua carreira, não apenas ter provado o sucesso científico dos OLEDs, mas também seu sucesso econômico.

Os pesquisadores-empresários de Dresden receberam, pelos seus díodos orgânicos emissores de luz, o Prêmio Alemão Futuro 2011, no valor de 250 mil euros, na última quarta-feira (14/12), em Berlim.

Autor: Richard A. Fuchs (sv)
Revisão: Carlos Albuquerque