Gli scienziati scoprono che le microstrutture asimmetriche sono in grado di aumentare l’estrazione della luce nei LED
(Rinnovabili.it) – La nuova illuminazione ad alta efficienza potrebbe aver preso ripetizioni da Madre Natura. Le ultime ricerche del settore, infatti, si affidano alla biomimesi per trovare una soluzione ingegneristica in grado di migliorare ulteriormente le luci LED. Oggi i diodi a emissione luminosa presenti sul mercato, rappresentano una delle soluzioni illuminotecniche più vantaggiose in termini di durata ed efficienza. Il segmento commerciale sta crescendo rapidamente a livello mondiale e le ultime stime ritengono che possa raggiunga gli 85 miliardi di dollari di valore entro il 2024. Ma i giochi non sono chiusi, come spiega Shizhuo Yin, professore di ingegneria elettrica alla Penn State: “L’efficienza dei LED commerciali è attualmente solo del 50% circa e una delle maggiori preoccupazioni odierne è come riuscire ad aumentarla”.
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Per riuscire nell’impresa, Yin e colleghi si sono concentrati sull’efficienza d’estrazione della luce, cercando negli archivi di Madre Natura un modello a cui ispirarsi. Hanno così scoperto che lucciole e LED affrontano sfide simili nel rilasciare la luce che producono dal momento che le onde possono essere riflesse all’indietro e andare perse. In realtà questo negli insetti non succede perché le lucciole possiedono microstrutture asimmetriche nel segmento finale dell’addome che consentono una maggiore interazione della luce con la superficie unitamente ad effetto di randomizzazione dei riflessi. Per il team non si è trattato altro che di replicare la superficie micro strutturata anche sui diodi.
Gli scienziati hanno impiegato la stampa 3D su scala nanometrica per creare minuscole piramidi, modellate tramite calcoli computazionali. I test hanno mostrato che questa soluzione può migliorare l’efficienza dell’estrazione della luce intorno al 90%. I ricercatori hanno modificato solo una parte del processo di produzione, suggerendo pertanto che il loro approccio potrebbe essere facilmente applicato alla fabbricazione commerciale di LED. I risultati sono stati recentemente pubblicati online su Optik e appariranno nell’edizione stampata di aprile.