REINO UNIDO — Esqueça cabos de fibra ótica e ondas de rádio. O futuro da internet ultrarrápida pode estar escondido na luz de telas OLED orgânicas. Pesquisadores na Inglaterra e na Escócia conseguiram uma transmissão de dados revolucionária de 4 gigabits por segundo (Gbps) utilizando diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs) modificados, a mesma tecnologia que torna as telas de smartphones e TVs tão vibrantes.
Embora os OLEDs utilizados neste experimento fossem dispositivos fabricados em laboratório, os materiais e princípios de design subjacentes são intimamente relacionados às telas comerciais. As velocidades alcançadas são rápidas o suficiente para baixar um filme completo em cerca de dois segundos, com base nos tamanhos típicos de arquivos em HD e na largura de banda bruta.
Cientistas da Universidade de St Andrews, na Escócia, e da Universidade de Cambridge conseguiram transmitir dados através de uma sala de 10 metros a quase 3 Gbps, com velocidades ainda mais rápidas em distâncias mais curtas. Sua pesquisa, publicada na revista Advanced Photonics, pode levar a um grande avanço para a tecnologia de comunicação via luz visível (VLC), que utiliza luz em vez de ondas de rádio para transportar dados.
Como a tecnologia de exibição OLED transmite dados de internet
Os OLEDs criam exibições brilhantes em celulares e TVs de alto padrão ao emitir luz quando a eletricidade passa através deles. Cientistas descobriram que, ao alternar rapidamente essas pequenas luzes, mais rápidas do que o olho humano pode detectar, eles podem codificar informações digitais em feixes de luz.
As tentativas anteriores de comunicação baseadas em OLEDs atingiram velocidades de até 2,85 Gbps, mas apenas em distâncias muito curtas – cerca de 25 centímetros. A nova pesquisa não apenas superou essa velocidade, mas também a alcançou em distâncias 40 vezes maiores.
Por que materiais estáveis possibilitaram o avanço
A chave para esse avanço foi o uso de dinaphthylperylene (DNP), um dos materiais orgânicos mais estáveis disponíveis para a produção de OLED. Enquanto os OLEDs convencionais podem se queimar rapidamente sob demandas elétricas intensas, os dispositivos baseados em DNP podem operar continuamente por mais de um milhão de horas em níveis de brilho padrão.
Essa estabilidade permite que os dispositivos funcionem em correntes elétricas muito mais altas sem falhar, o que se traduz diretamente em maiores velocidades de transmissão de dados. Os cientistas testaram diferentes configurações de OLED, variando a espessura das camadas internas e os tamanhos dos dispositivos. OLEDs maiores produziram luz mais brilhante, o que melhorou a força do sinal em distâncias mais longas.
Resultados dos testes mostram promessas para aplicações no mundo real
Os pesquisadores configuraram seus experimentos como uma versão em miniatura de uma instalação de internet domiciliar, colocando transmissores OLED em uma extremidade da sala e fotodetectores sensíveis na outra extremidade para capturar os sinais de luz. Utilizando protocolos de comunicação DC-OFDM, eles codificaram dados em pulsos de luz rápidos.
O DC-OFDM, ou Modulação por Divisão de Frequência Ortogonal com Corrente Contínua, é uma técnica de modulação que divide os dados em múltiplas correntes paralelas e os transmite simultaneamente sobre diferentes frequências de luz, melhorando a velocidade e a eficiência espectral nos sistemas de comunicação via luz visível.
A uma distância de 2 metros, o sistema conseguiu 4 Gbps. Quando estendido para 10 metros, a performance permaneceu em quase 3 Gbps. Essas velocidades superam em muito a internet residencial típica nos Estados Unidos, que varia de 50 a 200 megabits por segundo, tornando esse sistema OLED de 20 a 80 vezes mais rápido.
Vantagens de segurança e aplicações futuras
Ao contrário das ondas de rádio, a luz visível não pode penetrar paredes, tornando as redes VLC inerentemente mais seguras, uma vez que os hackers precisariam de acesso físico para interceptar os sinais. O VLC também opera sem interferir nas redes celulares, Wi-Fi ou Bluetooth existentes.
As aplicações podem variar desde comunicação entre displays até a integração de funções de VLC em objetos do dia a dia. Dispositivos de casas inteligentes poderiam se comunicar modulando suas luzes indicadoras, ou painéis eletrônicos poderiam exibir anúncios enquanto transmitem dados para dispositivos próximos.
No entanto, vários desafios permanecem antes da adoção em larga escala. O sistema requer uma linha de visão direta entre transmissor e receptor, limitando aplicações móveis. A iluminação ambiente intensa pode interferir na detecção do sinal, o que pode afetar o uso ao ar livre. Além disso, os custos de fabricação para OLEDs otimizados para VLC de alta velocidade atualmente superam os da infraestrutura de comunicação tradicional.
À medida que os fabricantes de displays desenvolvem materiais orgânicos mais duráveis para telas comerciais, essas melhorias possibilitarão conexões de internet baseadas em luz mais rápidas e confiáveis. Aplicações iniciais podem incluir centros de dados para comunicação segura entre servidores ou hospitais conectando equipamentos médicos sensíveis sem interferência de frequências de rádio.
As telas OLED podem evoluir de apenas exibir informações para transmiti-las em velocidades sem precedentes.
Resumo do artigo
Metodologia
Pesquisadores da Universidade de St Andrews e da Universidade de Cambridge fabricaram diodos emissores de luz orgânicos utilizando dinaphthylperylene (DNP) como material orgânico central. Eles testaram múltiplas configurações de OLED com espessuras de camada e tamanhos de dispositivos variados. O time configurou links de comunicação óptica de espaço livre a distâncias de 2 metros e 10 metros, usando modulação DC-OFDM para codificar dados em pulsos de luz. Mediram a resposta de frequência usando analisadores de rede vetorial e avaliaram a performance de comunicação calculando as taxas de erro de bit em diferentes velocidades de transmissão de dados.
Resultados
O estudo alcançou taxas recordes de transmissão de dados para comunicação visível baseada em OLED. A 2 metros, os dispositivos com melhor desempenho atingiram 4.0 Gbps com uma razão de erro de bit de 5.54 × 10⁻³ (3.7 Gbps após a correção de erro). A 10 metros, o sistema manteve 2.9 Gbps (2.7 Gbps taxa codificada). A largura de banda elétrica dos OLEDs variou de 280 a 390 MHz dependendo da configuração do dispositivo. OLEDs maiores produziram maior saída de luz e melhores razões sinal-ruído, contribuindo diretamente para maiores taxas de dados em distâncias mais longas.
Limitações
O sistema requer uma linha de visão direta entre transmissor e receptor, limitando aplicações móveis. A iluminação ambiente pode interferir na detecção do sinal, potencialmente afetando a performance externa. O estudo testou apenas condições laboratoriais em ambientes controlados. Os custos de fabricação atuais para OLEDs otimizados para VLC de alta velocidade superam os dos hardware de comunicação convencionais. O consumo de energia aumenta significativamente ao operar OLEDs nas densidades de corrente altas necessárias para velocidades máximas de transmissão de dados.
Financiamento e divulgações
Harald Haas é fundador, diretor e acionista da pureLiFi, uma empresa que desenvolve tecnologia LiFi. Todos os outros autores declararam não ter interesses concorrentes. Os autores reconheceram o uso do ChatGPT para refinamento de linguagem e gramática na preparação do artigo.
Informações de publicação
Kou Yoshida, Behnaz Majlesein, Cheng Chen, Harald Haas, Graham A. Turnbull e Ifor D. W. Samuel. “Diodos emissores de luz orgânicos de alta velocidade baseados em dinaphthylperylene alcançando comunicação a 4 Gbps.” Advanced Photonics, Vol. 7, Edição 3, Maio/Junho de 2025. DOI: 10.1117/1.AP.7.3.036005
