باحث لديه أكثر من 140 براءة اختراع يكشف عن مبدأ طبيعي يساعد في إنشاء OLED

(دان تري) - من عملية البناء الضوئي إلى أجهزة الاستشعار الكمومية، تُظهر رحلة أشباه الموصلات العضوية كيف تلهم الطبيعة التقدم التكنولوجي.

أجرى البروفيسور السير ريتشارد هنري فريند، رئيس مجلس جائزة فين فيوتشر، تبادلاً أكاديمياً مع طلاب جامعة هانوي للعلوم والتكنولوجيا في إطار ورشة العمل العلمية "الابتكار وأشباه الموصلات العضوية".

وهنا، يشاركنا رحلته الممتدة لأكثر من ثلاثة عقود من البحث في مجال الإلكترونيات العضوية ولماذا يفتح هذا المجال اتجاهًا جديدًا لعلم المواد.

البروفيسور السير ريتشارد هنري فريند يتحدث مع طلاب جامعة هانوي للعلوم والتكنولوجيا (الصورة: مركز الإعلام).

رحلة اكتشاف أشباه الموصلات العضوية

في بداية حديثه، استعرض البروفيسور فريند رحلته البحثية التي امتدت لعقود في مجال أشباه الموصلات العضوية. وأكد أن العلم مجالٌ زاخرٌ بالمفاجآت، ولا ينتهي إلا ببضع صفحات من كتاب دراسي.

عالم العلوم مليء بالمفاجآت. أحيانًا، عندما تقرأ الكتب الدراسية، تظن أن كل شيء قد حُلّ، لكن في الواقع، كل شيء مجرد خيال. عندما تدخل المختبر، ستجد أن هناك الكثير لنتعلمه، كما قال الأستاذ.

وبحسب البروفيسور فريند، فإن أحد المعالم المهمة كان البحث المنشور قبل 35 عامًا في مجلة Nature، والذي وضع الأساس لمجال الثنائيات الباعثة للضوء العضوية.

ومن هذا المنطلق، قامت مجموعات البحث في جميع أنحاء العالم بتحويل فكرة استخدام الجزيئات العضوية كمصدر للضوء تدريجياً إلى تقنية شاشة OLED التي تظهر في عدد لا يحصى من الهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون اليوم.

عندما تُشغّل هاتفك الذكي، ينبعث الضوء الذي تراه من ثنائيات صغيرة، ليست مصنوعة من السيليكون أو الغاليوم، بل من جزيئات عضوية. كانت هذه مفاجأة كبيرة، لأننا لا نعتبر الجزيئات العضوية عادةً أشباه موصلات، كما يوضح.

من خلال ملاحظاته عن الحياة، ارتبط البروفيسور فريند بالطبيعة. فالأوراق خضراء لأنها تمتص ضوء الشمس وتحوله إلى طاقة كيميائية. في عملية البناء الضوئي، عندما يُمتص فوتون، يُزال إلكترون من موقعه الأصلي ويتبقى فراغ.

وبحسب قوله، فهو النموذج الأولي لجهاز إلكتروني، وهو أصغر خلية شمسية في الطبيعة.

في المناقشة التقنية، عرّف البروفيسور فريند الطلاب على بنية الترانزستورات العضوية ومفهوم الترانزستورات الباعثة للضوء. يسمح هذا الجهاز بحقن شحنات موجبة وسالبة في القناة في آنٍ واحد، حيث تلتقي لتكوين حالة مثارة وإصدار الضوء.

تشير النتائج التجريبية إلى أن الإلكترونات والفجوات يمكنها التحرك لمسافات معينة في أشباه الموصلات العضوية، وهي مسافات كافية لبناء مكونات إلكترونية حقيقية.

التعلم من النباتات لتطوير الخلايا الشمسية العضوية

استمع عدد كبير من طلاب جامعة هانوي للعلوم والتكنولوجيا إلى محاضرة لأحد العلماء العالميين (الصورة: المركز الإعلامي).

من عملية البناء الضوئي الطبيعي، قاد البروفيسور فريند الطلاب إلى مجال تطبيقي آخر: الخلايا الشمسية العضوية. وشرح كيف تلتقط النباتات الخضراء الضوء عبر أنظمة هوائيات جزيئية، وتنقل الطاقة إلى مركز التفاعل، ثم تفصل الشحنات.

يحاكي العلماء هذا المبدأ باستخدام بنية تقاطع غير متجانسة. فيها، يُمزج نوعان من المواد معًا، أحدهما يقبل الإلكترونات والآخر يقبل الفجوات. يُنشئ هذا التداخل حدودًا متعددة، مما يُسهّل فصل الشحنات.

بفضل هذه الاستراتيجية المادية، ازدادت كفاءة الخلايا الشمسية العضوية بسرعة خلال السنوات العشر الماضية. ووفقًا للبروفيسور فريند، تجاوزت كفاءة أنظمة البطاريات العضوية 20%، مقتربةً من كفاءة خلايا السيليكون التجارية.

وتتمثل مزايا هذه التقنية في انخفاض تكاليف المواد، والقدرة على الطباعة على مساحات كبيرة، والإمكانية لتصنيع ألواح مرنة يمكن تركيبها على مجموعة متنوعة من الأسطح.

اتجاهات جديدة من المواد الجذرية الحرة وأجهزة الاستشعار الكمومية

في السنوات الأخيرة، ركزت مجموعة البروفيسور فريند على نهج جديد لتقليل فقدان الطاقة الناجم عن الحالة الثلاثية.

عملوا على الجذور الحرة، وهي جزيئات ذات دوران غريب. بدلًا من ترك الجذور الحرة تتفاعل وتتزعزع، وجد الفريق طريقةً لتثبيتها في شبكة بلورية.

من النتائج المثيرة للاهتمام الأخرى التي توصل إليها الباحثون أنظمة جزيئية ذات دورانين، تُسمى "ثنائيات الجذور". أظهر الفريق أنه حتى مجال مغناطيسي صغير جدًا يمكنه تغيير لون أو شدة الضوء المنبعث بشكل كبير.

ويرى البروفيسور فريند أن هذا بمثابة تأثير كمي نادر يمكن استغلاله في ظل ظروف تجريبية بسيطة.

وبحسب قوله، تفتح هذه الظاهرة آفاقًا جديدة لأجهزة استشعار حيوية. فباستخدام نوع من الصبغة الفلورية الحساسة للمجالات المغناطيسية على نطاق صغير جدًا، يمكن للعلماء مراقبة العمليات في العينات البيولوجية بدقة أعلى، مما يدعم التشخيص الطبي.

فرص منظومة الابتكار في فيتنام

إلى جانب البروفيسور فريند، شاركت في الورشة الدكتورة جايشري سيث، عالمة من شركة 3M وعضوة في اللجنة التمهيدية لجائزة فين فيوتشر. ويُعدّ التفاعل المباشر لعلماء عالميين بارزين مع الطلاب فرصة قيّمة لمجتمع البحث العلمي الشاب.

تعتقد الدكتورة جايشري سيث أن العلماء بحاجة إلى مساعدة الجمهور على رؤية أن العلم موجود في كل جانب من جوانب الحياة (الصورة: مركز الإعلام).

وأكد الأستاذ المشارك هوينه دانج تشينه، نائب رئيس جامعة هانوي للعلوم والتكنولوجيا، على أهمية هذا الحدث لأنه يساهم في تعزيز نظام البحث والابتكار في المدرسة وفي فيتنام.

وأكد السيد تشينه أن "المدرسة تأمل أن تلهم مثل هذه التبادلات الأكاديمية طموحات علمية جديدة لدى الطلاب، وفي الوقت نفسه تفتح آفاق التعاون بين مجموعات البحث في البوليتكنيك والشركاء المحليين والأجانب".

ألقى الأستاذ المشارك هوينه دانج تشينه، نائب رئيس جامعة هانوي للعلوم والتكنولوجيا، الكلمة الافتتاحية (الصورة: مركز الإعلام).

تُظهر هذه الروايات المباشرة من عالمٍ عالميٍّ بارزٍ عن رحلته من المختبر إلى التكنولوجيا اليومية أن علم المواد ليس مجالًا بعيدًا. لا يزال أمام العلم الكثير ليكتشفه، ولكل جيلٍ من الباحثين الشباب فرصةٌ لإشعال شرارةٍ جديدةٍ للمستقبل.

أسبوع العلوم والتكنولوجيا VinFuture 2025، الذي سيقام في الفترة من 2 ديسمبر إلى 6 ديسمبر في هانوي.

تحت شعار "معًا ننمو - معًا نزدهر"، تواصل سلسلة الأحداث الدولية السنوية لهذا العام التأكيد على مهمة VinFuture في ربط المعرفة، وإثارة الرغبة في الخدمة ورفع مكانة فيتنام كمركز لتعزيز العلوم والابتكار في العالم.

يتضمن الأسبوع 7 أنشطة رئيسية: خطابات ملهمة، ومناقشة العلوم من أجل الحياة؛ وسلسلة حوار استكشاف المستقبل من VinFuture؛ ومعرض "لمسة العلم"، وحفل توزيع جوائز VinFuture؛ وتبادل الآراء مع الفائزين بجائزة VinFuture 2025؛ ومنتدى القيادة في VinUni: مؤتمر ابتكار التعليم العالي.

كان أبرز ما في الفعالية حفل توزيع جوائز فينفيوتشر ٢٠٢٥، الذي أُقيم مساء الخامس من ديسمبر في مسرح هوان كيم (هانوي). يُكرّم هذا الحدث الأعمال العلمية المتميزة التي كان لها أثر إيجابي ومستدام على ملايين، بل مليارات، من البشر حول العالم.

سيتم منح الجائزة هذا العام للأعمال التي تحمل قيمة "معًا ننمو - معًا نزدهر" للإنسانية، كما حدد الموضوع، مؤكدًا مهمة VinFuture في تكريم الذكاء ونشر الإنسانية وخدمة الحياة.

المصدر: https://dantri.com.vn/cong-nghe/hoc-gia-hon-140-bang-sang-che-tiet-lo-nguyen-ly-tu-nhien-giup-tao-ra-oled-20251205120221454.htm