Científicos españoles y alemanes han descubierto una manera de empaquetar proteínas luminiscentes en forma de goma para crear un BioLED . Este innovador dispositivo emite una luz blanca a la que contribuyen por igual el azul, el verde y el rojo, manteniendo la eficacia de los LED inorgánicos tradicionales pero con un coste menor.

Foto de portada: Gomas con proteínas luminiscentes roja, verde y azul usadas para fabricar los BioLED. Se han inspirado en las biomoléculas y han introducido proteínas brillantes en una matriz polimérica para fabricar una goma luminiscente/ M. D. Weber/University of Erlangen-Nuremberg

Los LED, son la apuesta de la Unión Europea y EE UU para crear los dispositivos de iluminación del futuro, al ser más eficientes que las bombillas incandescentes y más estables que las de bajo consumo. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, los LED están fabricados con materiales inorgánicos poco abundantes –como el cerio y el itrio–, lo que eleva su coste y dificulta su sostenibilidad a largo plazo. Además, los LED blancos proporcionan un color que no es óptimo para la vista, debido a la falta de una componente roja que puede afectar psicológicamente a las personas expuestas a ellos durante mucho tiempo.

Pero ahora un equipo hispano-alemán de científicos se ha inspirado en las biomoléculas de la naturaleza para encontrar una solución. Su técnica consiste en introducir proteínas luminiscentes en una matriz polimérica para fabricar una goma, también luminiscente, lo que supone una nueva forma de empaquetamiento que podría llegar a sustituir al de los LED actuales. Los detalles se publican en la revista Advanced Materials.

“Hemos desarrollado una tecnología y un dispositivo híbrido, denominado BioLED, que utiliza proteínas luminiscentes para convertir la luz azul que emite un LED ‘normal’ en una luz blanca pura”, explica a Sinc Rubén D. Costa, investigador de la Universidad Erlangen-Nürnberg (Alemania) y coautor del trabajo.

Espectro de luz blanca del BioLED (a la derecha) mostrando su calidad al poseer una componente similar para el azul (emisión a 450 nm), el verde (520 nm) y el rojo (630 nm). / M. D. Weber/University of Erlangen-Nuremberg

Se requiere un LED azul o ultravioleta para excitar las gomas que se ponen encima y lo transforman en uno blanco. Es decir, se puede combinar un LED azul con una goma verde y otra roja, o bien un LED ultravioleta con gomas azul, verde y roja. El resultado es el primer BioLED de luz blanca pura, en el que contribuyen de forma similar los colores azul, verde y rojo, sin perder las prestaciones de eficiencia que ofrecen los LED inorgánicos.

Los autores aclaran que los LED azules o ultravioletas son mucho mas baratos que los blancos, fabricados con un material conocido como YAG:Ce, caro y escaso. La idea es reemplazarlo por las proteinas.

Baratos y fáciles de fabricar

«Los Bio-LED son fáciles de fabricar y sus materiales son de bajo coste y biodegradables, por lo que se pueden reciclar y reemplazar fácilmente”, señala Costa, quien destaca la gran estabilidad de las proteínas, “cuyas propiedades luminiscentes se mantienen intactas durante meses cuando se almacenan en condiciones ambientales de luz, temperatura y humedad”.

De hecho, con esta técnica “se ha logrado por primera vez el uso sostenido de proteínas en dispositivos opto-electrónicos sin que pierdan su estabilidad, algo que no se había sido logrado en los últimos 50 años, lo que representa un gran avance en este campo”, subraya Pedro B. Coto, otro de los autores que también investiga en la universidad alemana.

Ahora los científicos ya  trabajan en la optimización de este nuevo material elástico para conseguir más estabilidad térmica y un tiempo de vida operativo todavía más largo. Tratan de optimizar la composición química de la matriz polimérica y usar proteínas cada vez más resistentes en las condiciones de operación del dispositivo. El objetivo, acercar el uso del nuevo BioLED a escala industrial en un futuro no muy lejano.

Referencia bibliográfica:

Michael D. Weber ,Lukas Niklaus, Marlene Pröschel, Pedro B. Coto, Uwe Sonnewald, Rubén D. Costa. “Bioinspired Hybrid White Light-Emitting Diodes”. Advanced Materials 27(37): 5493-8, 2015. Doi: 10.1002/adma.201502349.

Fuente: Agencia SINC