Ein Wissenschaftler mit über 140 Patenten enthüllt ein natürliches Prinzip, das zur Herstellung von OLEDs beiträgt.

(Dan Tri) – Von der Photosynthese bis zu Quantensensoren: Die Entwicklung organischer Halbleiter zeigt, wie die Natur technologische Fortschritte inspiriert.

Professor Sir Richard Henry Friend, Vorsitzender des VinFuture Prize Council, führte im Rahmen des wissenschaftlichen Workshops „Innovation und organische Halbleiter“ einen akademischen Austausch mit Studenten der Technischen Universität Hanoi.

Hier schildert er seine mehr als dreißigjährige Forschungstätigkeit im Bereich der organischen Elektronik und erklärt, warum dieses Gebiet eine neue Richtung für die Materialwissenschaft eröffnet.

Professor Sir Richard Henry Friend im Gespräch mit Studenten der Hanoi University of Science and Technology (Foto: Medienzentrum).

Die Entdeckungsreise organischer Halbleiter

Zu Beginn seines Vortrags schilderte Professor Friend seinen jahrzehntelangen Forschungsweg im Bereich organischer Halbleiter. Er betonte, dass die Wissenschaft stets voller Überraschungen sei und niemals mit ein paar Seiten eines Lehrbuchs ende.

„Die Welt der Wissenschaft steckt voller Überraschungen. Manchmal glaubt man beim Lesen von Lehrbüchern, alles sei gelöst, aber in Wirklichkeit ist das alles nur Fiktion. Wenn man das Labor betritt, merkt man, dass es noch unzählige Dinge zu lernen gibt“, erklärte der Professor.

Laut Professor Friend war einer der wichtigsten Meilensteine ​​die vor 35 Jahren in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Arbeit, die den Grundstein für das Gebiet der organischen Leuchtdioden legte.

Auf dieser Grundlage haben Forschungsgruppen auf der ganzen Welt die Idee, organische Moleküle als Lichtquellen zu nutzen, schrittweise zur OLED-Bildschirmtechnologie weiterentwickelt, die heute in unzähligen Smartphones und Fernsehern zum Einsatz kommt.

„Wenn Sie Ihr Smartphone einschalten, stammt das Licht, das Sie sehen, von kleinen Dioden, die nicht aus Silizium oder Gallium bestehen, sondern aus organischen Molekülen. Das war eine große Überraschung, denn normalerweise betrachten wir organische Moleküle nicht als Halbleiter“, erklärt er.

Professor Friend leitete aus seinen Beobachtungen des Lebens Erkenntnisse über die Natur ab. Blätter sind grün, weil sie Sonnenlicht absorbieren und in chemische Energie umwandeln. Bei der Photosynthese wird beim Absorbieren eines Photons ein Elektron aus seinem ursprünglichen Platz entfernt, wodurch ein Loch entsteht.

Seinen Angaben zufolge handelt es sich um den Prototyp eines elektronischen Geräts, die kleinste Solarzelle der Natur.

In der Fachdiskussion führte Professor Friend die Studierenden in den Aufbau organischer Transistoren und das Konzept lichtemittierender Transistoren ein. Dieses Bauelement ermöglicht das gleichzeitige Einbringen positiver und negativer Ladungen in den Kanal, wo diese aufeinandertreffen, einen angeregten Zustand erzeugen und Licht emittieren.

Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass sich Elektronen und Löcher in organischen Halbleitern über bestimmte Distanzen bewegen können, die für den Bau realer elektronischer Bauteile ausreichen.

Von Pflanzen lernen, um organische Solarzellen zu entwickeln

Zahlreiche Studenten der Technischen Universität Hanoi lauschten dem Vortrag eines international renommierten Wissenschaftlers (Foto: Medienzentrum).

Ausgehend von der natürlichen Photosynthese führte Professor Friend die Studierenden zu einem weiteren Anwendungsgebiet: organischen Solarzellen. Er beschrieb, wie grüne Pflanzen Licht mithilfe molekularer Antennensysteme einfangen, die Energie an das Reaktionszentrum weiterleiten und anschließend die Ladungen trennen.

Wissenschaftler simulieren dieses Prinzip mit einer Heteroübergangsstruktur. Darin werden zwei Materialarten miteinander vermischt: eine, die Elektronen aufnimmt, und eine, die Löcher aufnimmt. Durch die Verflechtung entstehen zahlreiche Grenzflächen, die die Ladungstrennung erleichtern.

Dank dieser Materialstrategie hat sich der Wirkungsgrad organischer Solarzellen in den letzten zehn Jahren rasant erhöht. Laut Professor Friend erreichen organische Batteriesysteme mittlerweile über 20 % Wirkungsgrad und nähern sich damit dem Wirkungsgrad kommerzieller Siliziumzellen an.

Die Vorteile dieser Technologie liegen in den geringen Materialkosten, der Möglichkeit, großflächig zu drucken, und dem Potenzial zur Herstellung flexibler Paneele, die auf einer Vielzahl von Oberflächen montiert werden können.

Neue Wege aus Radikalmaterialien und Quantensensoren

In den letzten Jahren hat sich die Arbeitsgruppe von Professor Friend auf einen neuen Ansatz zur Reduzierung des durch den Triplettzustand verursachten Energieverlusts konzentriert.

Sie arbeiteten mit freien Radikalen, also Molekülen mit einem ungeraden Spin. Anstatt die freien Radikale reaktiv werden und destabilisieren zu lassen, fand das Team einen Weg, sie in einem Kristallgitter zu stabilisieren.

Eine weitere interessante Entdeckung ergab sich bei Molekülsystemen mit zwei Spins, sogenannten Biradikalen. Das Team demonstrierte, dass selbst ein sehr kleines Magnetfeld die Farbe oder Intensität des emittierten Lichts deutlich verändern kann.

Professor Friend betrachtet dies als einen seltenen Quanteneffekt, der sich mit einfachen experimentellen Bedingungen ausnutzen lässt.

Laut seinen Angaben eröffnet dieses Phänomen Perspektiven für neue Biosensoren. Mit einem einzigen Fluoreszenzfarbstoff, der auf Magnetfelder im kleinsten Maßstab reagiert, können Wissenschaftler Prozesse in biologischen Proben präziser überwachen und so die medizinische Diagnostik unterstützen.

Chancen für ein Innovationsökosystem in Vietnam

Neben Professor Friend nahm auch Dr. Jayshree Seth, Wissenschaftlerin bei 3M und Mitglied des Vorauswahlkomitees für den VinFuture-Preis, am Workshop teil. Die Möglichkeit für weltbekannte Wissenschaftler, direkt mit Studierenden in Kontakt zu treten, wird als wertvolle Chance für die junge Forschungsgemeinschaft angesehen.

Dr. Jayshree Seth ist der Ansicht, dass Wissenschaftler der Öffentlichkeit helfen müssen zu erkennen, dass die Wissenschaft in jedem Aspekt des Lebens präsent ist (Foto: Medienzentrum).

Associate Professor Huynh Dang Chinh, Vizepräsident der Hanoi University of Science and Technology, betonte die Bedeutung der Veranstaltung, da sie zur Förderung des Forschungs- und Innovationsökosystems der Universität und Vietnams beitrage.

„Die Schule hofft, dass solche akademischen Austausche bei den Studenten neue wissenschaftliche Ambitionen wecken und gleichzeitig neue Wege für die Zusammenarbeit zwischen den Forschungsgruppen der Polytechnischen Hochschule und in- und ausländischen Partnern eröffnen werden“, betonte Herr Chinh.

Die außerordentliche Professorin Huynh Dang Chinh, Vizepräsidentin der Hanoi University of Science and Technology, hielt die Eröffnungsrede (Foto: Medienzentrum).

Diese Berichte eines Weltklasse-Wissenschaftlers über seinen Weg vom Labor zur alltäglichen Technologie zeigen, dass die Materialwissenschaft kein fernes Gebiet ist. Die Wissenschaft hat noch viel zu entdecken, und jede Generation junger Forscher hat die Chance, neue Maßstäbe für die Zukunft zu setzen.

Die VinFuture 2025 Wissenschafts- und Technologiewoche findet vom 2. bis 6. Dezember in Hanoi statt.

Unter dem Motto „Gemeinsam wachsen wir – Gemeinsam gedeihen wir“ bekräftigt die diesjährige Reihe internationaler Veranstaltungen von VinFuture weiterhin die Mission, Wissen zu vernetzen, den Wunsch zu dienen zu wecken und Vietnams Position als Zentrum für die Förderung von Wissenschaft und Innovation in der Welt zu stärken.

Die Woche umfasst 7 Hauptaktivitäten: Inspirierende Reden, Diskussionsrunde „Wissenschaft fürs Leben“, Dialogreihe „VinFuture Zukunftsforschung“, Ausstellung „Die Berührung der Wissenschaft“, VinFuture-Preisverleihung, Austausch mit den Preisträgern von VinFuture 2025, VinUni – Führungsforum: Konferenz für Innovationen im Hochschulwesen.

Der Höhepunkt der Veranstaltung war die Verleihung der VinFuture 2025 Awards, die am Abend des 5. Dezember im Hoan-Kiem-Theater (Hanoi) stattfand. Mit dieser Veranstaltung werden herausragende wissenschaftliche Arbeiten gewürdigt, die einen positiven und nachhaltigen Einfluss auf Millionen, ja sogar Milliarden von Menschen weltweit hatten.

In diesem Jahr wird die Auszeichnung an Werke verliehen, die den Wert von „Gemeinsam wachsen wir – Gemeinsam gedeihen wir“ für die Menschheit vermitteln, wie es das Motto vorgibt, und damit die Mission von VinFuture bekräftigen, Intelligenz zu würdigen, Menschlichkeit zu verbreiten und dem Leben zu dienen.

Quelle: 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