Entonces, ¿cómo comenzó Porotech?

Todo comenzó a partir de un proyecto de investigación en el Centro de Cambridge para nitruro de galio. Estaba trabajando en fuentes de un solo fotón para la comunicación cuántica, tratando de crear microcavidades para mejorar el acoplamiento entre el emisor y la cavidad. Probablemente el componente de microcavidad más fácil es un espejo bragg, pero para que sea reflectante, necesita obtener un contraste de índice de refracción entre diferentes capas.

Podríamos lograr la reflectividad con nitruro de galio, pero los defectos, que no se pueden solucionar, obstaculizaban el rendimiento del dispositivo. Así que explotamos algunas de las dislocaciones intrínsecas, que son un defecto estructural común. Usando química húmeda, formamos una matriz de compuesto poroso entre nitruro de galio y aire. Eso mezcla el índice de refracción del nitruro de galio y el aire, lo que produce un parámetro mucho más amplio para ajustar las propiedades ópticas.

Después de hacer algunos cursos de negocios, desarrollar un plan de negocios y recibir críticas, teníamos la confianza suficiente para salir de la universidad y comercializar nuestra idea.

Hicimos las fuentes de fotones individuales de mayor rendimiento en el espectro azul, pero obviamente esta reflectividad también es beneficiosa para todo tipo de dispositivos optoelectrónicos. Para hacer un diodo emisor de luz (LED), necesita que el espejo inferior refleje la luz y luego pueda extraer el fotón. Lo probamos y funcionó maravillosamente. Después de hacer algunos cursos de negocios, desarrollar un plan de negocios y recibir críticas, teníamos la confianza suficiente para salir de la universidad y comercializar nuestra idea.

Ganaste un Premio a la creación de empresas del Instituto de Física en 2022 por fabricar un LED rojo de nitruro de indio y galio. ¿Cuál fue el mayor desafío para esa innovación y cómo lo superó?

El rojo no es tan difícil de lograr con otros materiales, como el fosfuro de galio o el arseniuro de galio. Sobre el papel, también debería poder lograrse con nitruro de galio, en términos de las bandas prohibidas definidas por el material. Pero los defectos son un problema: a medida que pasa del azul al verde y luego a longitudes de onda aún más largas, necesita poner más indio en el área emisora ​​de luz, lo que hace que los pozos cuánticos sean más gruesos.

Y el problema con el nitruro de galio en comparación con muchos otros semiconductores compuestos es que el desajuste de los parámetros de la red es enorme entre las diferentes aleaciones. Por lo tanto, recibe mucha tensión y, si no se alivia adecuadamente, incurrirá en muchos defectos que dificultarán el rendimiento del LED. Si agrega más átomos de indio, también existe el riesgo de separación de fases, donde permanecerán como plaquetas de metal en lugar de formar materiales cristalinos.

Luego construimos sobre esta hermosa arquitectura porosa para poder manipular las propiedades ópticas y mecánicas del material. De hecho, podemos cambiar la propiedad mecánica y ampliar el parámetro de la red de una manera sencilla para que se adapte mejor al área de emisión de luz, la región con alto contenido de indio que estamos tratando de construir en la parte superior. Cuanto más parecidas podamos obtener, menos problemas encontraremos en el área de emisión de luz.

¿Cuáles son las implicaciones de tener un LED rojo de nitruro de indio y galio junto con los verdes y azules?

El azul y el verde ya han tenido mucho éxito y se han establecido utilizando nitruro de galio, pero actualmente la industria ha tenido que utilizar otras fuentes como el arseniuro de galio para el rojo. Eso es realmente costoso, tanto en términos de gasto de capital como de rendimiento. Además, mezclar diferentes materiales reduce sustancialmente el rendimiento y, en consecuencia, también la tasa de adopción. Obtener todos los colores de un solo material significa que podemos usar la cadena de suministro existente para hacer azul y verde y usarlos para generar también rojo, sin ningún gasto de capital adicional ni complicaciones con el flujo de procesamiento.

También ha creado emisores de longitud de onda sintonizables, lo que llama DynamicPixelTuning®. ¿Cómo funcionan y alteran la imagen que acabas de describir?

Fue un accidente en cierto modo. Al extender la capacidad de longitud de onda del nitruro de galio al rojo, descubrimos que en realidad también podemos cambiar el color al otro lado del espectro. Fundamentalmente, con el nitruro de galio existe cierta tensión interna, que realmente afecta la forma en que reaccionan los pozos cuánticos y la banda prohibida cuando se aplica una polarización externa. Todo el mundo quiere lograr un solo color estable, pero cuando inyecta una corriente, ese sesgo externo afectará el campo interno, variando las bandas de onda.

Podemos reducir la deformación, lo que mejoraría la estabilidad, pero no podemos eliminar el 100 % del campo interno simplemente manipulando el material. Nos preguntamos si podríamos capitalizar el estado de tensión y ampliar ese campo interno, de modo que cuando aplicamos un sesgo externo, el cambio sea lo suficientemente grande como para que podamos tener todos los colores. De hecho, ahora podemos lograr el gran cambio de longitud de onda de una manera controlable. Es una relación muy lineal, por lo que puede tener cualquier color en función de la densidad de corriente.

Por lo tanto, tenemos dos formas de abordar el mercado y trabajar con las capacidades existentes, según la complejidad del sistema del cliente y sus requisitos de visualización.

¿Qué sigue para Porotech? ¿Estás buscando expandirte?

Para nosotros es muy importante atraer clientes por un lado, pero también repartir nuestro riesgo. No queremos apostar a un solo segmento de mercado, por lo que estamos analizando tres áreas principales: televisores grandes y señalización; dispositivos portátiles inteligentes; y RA/RV. Con la primera área, estamos hablando de nuevos televisores de gama alta con pantallas de 100 pulgadas, que ninguna otra tecnología existente puede implementar de manera tan rentable.

Nuestra tecnología puede habilitar la funcionalidad sensorial y táctil, lo que ayudará a que los dispositivos portátiles inteligentes se conviertan en artículos más personalizados en el futuro.

En cuanto a los dispositivos portátiles inteligentes, estamos hablando de relojes, gafas y anteojos inteligentes. El micro LED es fundamentalmente una tecnología de visualización, pero se basa en el ecosistema de semiconductores y la integración con transistores de silicio, por lo que promete integrabilidad y otras funciones también. Puede proporcionar información de visualización, pero también puede habilitar la funcionalidad sensorial y táctil, lo que ayudará a que los dispositivos portátiles inteligentes se conviertan en artículos más personalizados en el futuro.

Para AR/VR también estamos tratando de contribuir además del micro LED, el fotón, la salida de luz y la optoelectrónica. También nos estamos centrando en la integración futura con las fundiciones de silicio y los transistores de silicio. Obviamente, eso es mucho más difícil debido al peso restringido y al pequeño volumen que se requiere para que AR/VR se implemente en anteojos simples.

Por lo tanto, estamos más preparados comercialmente para los grandes televisores y los relojes inteligentes, pero para AR se trata más de integración e ingeniería a nivel de sistema.

Comenzó como académico, por lo que debe haber sido una curva de aprendizaje para usted aprender a hablar sobre las cadenas de suministro, los gastos de capital y la integración de su producto con diferentes dispositivos.

Todavía estoy aprendiendo en realidad, y he sido bastante feliz de aceptar ese desafío. Podría haber buscado la excelencia académica, pero dado que estamos haciendo ciencia aplicada y materiales, realmente tenemos que centrarnos en cómo implementar eso para beneficiar a la industria y a las personas. Así que me sentí bastante animado al principio, que elegí esta ruta hacia un nuevo desarrollo personal.

¿Industria o academia? Cómo elegir tu camino

Te das cuenta muy pronto de que eres menos capaz, tienes menos conocimientos y no tienes ninguna experiencia. Tienes que aprender de otras personas. Fue muy bueno que el ecosistema de Cambridge brinde toda esa tutoría además del apoyo universitario. Es por eso que pasamos un par de años saltando dentro y fuera de la universidad, usando algunos de los recursos, haciendo estudios de mercado y capacitándonos.

El aprendizaje es un proceso eterno a medida que continuamos creciendo, pero es una inversión que vale la pena.

¿Tiene algún consejo para las personas que buscan convertir su tecnología en un producto comercial?

Mi consejo sería escuchar más y hablar menos. La tecnología es buena, la física es maravillosa, pero eso es solo un tercio o un cuarto del problema. Necesitará personas, recursos y una estrategia sobre cómo transferir la tecnología a un producto real y obtener el plan de negocios que lo respalde. Deberá interactuar con una comunidad más amplia para escuchar diferentes puntos de vista y críticas. Tome esa retroalimentación y reflexione sobre ella para mejorar usted y sus ideas.

Creo que es una curva de aprendizaje difícil por la que todo el mundo tiene que pasar. Pero admitir que no eres capaz de todo desde el principio y aprender de personas más experimentadas es muy importante. Una pequeña empresa no puede hacerlo todo sola. Necesita mucha ayuda de la universidad, el gobierno, la cadena de suministro y los clientes y socios, incluso su familia y amigos. Así que escucha más y reflexiona a nivel personal. Eso es lo que recomendaría.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/porotech-showcases-the-power-of-materials-science-in-full-colour/