En un reciente estudio publicado en Nature Photonics, investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado un innovador dispositivo OLED que promete transformar radicalmente la tecnología de visión nocturna.

Este nuevo OLED, más delgado que un cabello humano, no solo es capaz de convertir la luz infrarroja cercana en luz visible, sino que también lo amplifica más de 100 veces, superando ampliamente a los sistemas actuales de visión nocturna sin necesidad de las pesadas y voluminosas infraestructuras que estos requieren.

Tecnología de visión nocturna 

Los sistemas actuales de visión nocturna se basan en intensificadores de imagen que convierten la luz de infrarrojo cercano entrante en electrones, que luego se aceleran a través de un vacío en un disco delgado que contiene cientos de canales diminutos. A medida que pasan y chocan con las paredes del canal, los electrones liberan miles de electrones adicionales y pasan a golpear una pantalla de fósforo, que los convierte en luz visible. La luz entrante se amplifica 10.000 veces en este proceso, lo que permite al usuario ver por la noche.

El dispositivo desarrollado por el profesor Chris Giebink, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación y Física, utiliza una estructura mucho más ligera y eficiente. El dispositivo OLED también convierte la luz infrarroja cercana en luz visible y la amplifica más de 100 veces, pero sin el peso, el alto voltaje y la engorrosa capa de vacío requerida por los intensificadores de imagen tradicionales. 

En concreto, el dispositivo funciona integrando una capa absorbente de fotones, que convierte la luz infrarroja en electrones, y una pila de cinco capas de OLED, donde esos electrones se convierten en fotones de luz visible. Idealmente, se producen cinco fotones por cada electrón que pasa a través de la pila OLED. OLEDs anteriores fueron capaces de convertir la luz infrarroja cercana en luz visible, pero no hubo ganancia, lo que significa que un fotón de entrada produjo un fotón de salida

Algunos de estos fotones se emiten al ojo del usuario, pero otros se reabsorben de nuevo en la capa absorbente de fotones, produciendo aún más electrones que se mueven a través del OLED en un ciclo de retroalimentación positivo. Esta reacción en cadena amplifica en gran medida la cantidad de luz de salida que resulta de una cantidad dada de luz de entrada.

“Una de las características más atractivas de este nuevo enfoque es que amplifica la luz dentro de una pila de película delgada que tiene menos de una micra de grosor. Eso es mucho más delgado que un mechón de cabello, que tiene alrededor de 50 micras de grosor”, explica  Giebink.

Debido a que el dispositivo funciona a un voltaje mucho más bajo que un intensificador de imagen tradicional, abre la puerta para reducir significativamente el consumo de energía y, por lo tanto, extender la vida útil de la batería.

Además, este OLED muestra un efecto de memoria, conocido como histéresis, donde la salida de luz depende de la intensidad y duración de la iluminación pasada. Este comportamiento podría tener aplicaciones importantes en sistemas de visión computarizada, permitiendo procesar imágenes de manera más similar al sistema visual humano, donde las neuronas biológicas transmiten señales basadas en el tiempo y la intensidad de las señales entrantes.

El desarrollo del dispositivo fue posible gracias a la colaboración con OLEDWorks y RTX, y emplea materiales y métodos ya ampliamente utilizados en la fabricación de OLED, lo que promete una escalabilidad y una reducción de costos significativas para sus aplicaciones futuras. La tecnología está pendiente de patente de OLEDWorks y Penn State University, donde se originó el estudio antes de que Giebink se trasladara a la Univesidad de Michichan. L investigación fue financiada por DARPA

Créditos de imágenes: Marcin Szczepanski, Michigan Engineering.