محقق بیش از ۱۴۰ اختراع، اصل طبیعی که به ایجاد OLED کمک می‌کند را آشکار می‌کند

(دن تری) - از فتوسنتز تا حسگرهای کوانتومی، سفر نیمه‌رساناهای آلی نشان می‌دهد که چگونه طبیعت الهام‌بخش پیشرفت‌های تکنولوژیکی است.

پروفسور سر ریچارد هنری فرند، رئیس شورای جایزه VinFuture، در چارچوب کارگاه علمی "نوآوری و نیمه‌رساناهای آلی" با دانشجویان دانشگاه علوم و فناوری هانوی تبادل نظر علمی داشت.

در اینجا، او سفر بیش از سه دهه تحقیقات خود در زمینه الکترونیک آلی و اینکه چرا این حوزه مسیر جدیدی را برای علم مواد باز می‌کند، به اشتراک می‌گذارد.

پروفسور سر ریچارد هنری فرند با دانشجویان دانشگاه علوم و فناوری هانوی به اشتراک می‌گذارد (عکس: مرکز رسانه).

سفر کشف نیمه‌رساناهای آلی

پروفسور فرند در ابتدای سخنرانی خود، سفر تحقیقاتی چند دهه‌ای خود با نیمه‌رساناهای آلی را بازگو کرد. او تأکید کرد که علم همیشه زمینه‌ای پر از شگفتی است و هرگز با چند صفحه کتاب درسی به پایان نمی‌رسد.

این استاد به اشتراک گذاشت: «دنیای علم همیشه پر از شگفتی است. گاهی اوقات وقتی کتاب‌های درسی را می‌خوانید، فکر می‌کنید همه چیز حل شده است، اما در واقع این فقط داستان است. وقتی وارد آزمایشگاه می‌شوید، خواهید دید که هنوز چیزهای بی‌شماری برای یادگیری وجود دارد.»

به گفته پروفسور فرند، یکی از نقاط عطف مهم، مقاله‌ای بود که ۳۵ سال پیش در مجله نیچر منتشر شد و پایه و اساس حوزه دیودهای ساطع‌کننده نور آلی را بنا نهاد.

از آن پایه، گروه‌های تحقیقاتی در سراسر جهان به تدریج ایده استفاده از مولکول‌های آلی به عنوان منابع نور را به فناوری صفحه نمایش OLED تبدیل کرده‌اند که امروزه در تلفن‌های هوشمند و تلویزیون‌های بی‌شماری ظاهر می‌شود.

او توضیح می‌دهد: «وقتی تلفن هوشمند خود را روشن می‌کنید، نوری که می‌بینید از دیودهای کوچکی می‌آید که از سیلیکون یا گالیوم ساخته نشده‌اند، بلکه از مولکول‌های آلی هستند. این یک شگفتی بزرگ بود، زیرا ما معمولاً مولکول‌های آلی را به عنوان نیمه‌رسانا در نظر نمی‌گیریم.»

پروفسور فرند از مشاهدات خود از زندگی، به طبیعت اشاره کرد. برگ‌ها سبز هستند زیرا نور خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی شیمیایی تبدیل می‌کنند. در فتوسنتز، وقتی یک فوتون جذب می‌شود، یک الکترون از موقعیت اصلی خود خارج شده و یک حفره باقی می‌ماند.

به گفته وی، این نمونه اولیه یک دستگاه الکترونیکی، کوچکترین سلول خورشیدی در طبیعت است.

در بحث فنی، پروفسور فرند دانشجویان را با ساختار ترانزیستورهای آلی و مفهوم ترانزیستورهای ساطع‌کننده نور آشنا کرد. این دستگاه امکان تزریق همزمان بارهای مثبت و منفی را به کانال فراهم می‌کند، جایی که آنها برای ایجاد حالت برانگیخته و ساطع کردن نور به هم می‌رسند.

نتایج تجربی نشان می‌دهد که الکترون‌ها و حفره‌ها می‌توانند در نیمه‌رساناهای آلی در فواصل مشخصی حرکت کنند که برای ساخت قطعات الکترونیکی واقعی کافی است.

یادگیری از گیاهان برای توسعه سلول‌های خورشیدی آلی

تعداد زیادی از دانشجویان دانشگاه علوم و فناوری هانوی به سخنان یک محقق جهانی گوش فرا دادند (عکس: مرکز رسانه).

پروفسور فرند، دانشجویان را از فتوسنتز طبیعی به حوزه کاربردی دیگری هدایت کرد: سلول‌های خورشیدی آلی. او توضیح داد که چگونه گیاهان سبز نور را از طریق سیستم‌های آنتن مولکولی جذب می‌کنند، انرژی را به مرکز واکنش منتقل می‌کنند و سپس بارها را جدا می‌کنند.

دانشمندان این اصل را با یک ساختار ناهمگون حجیم شبیه‌سازی می‌کنند. در آن، دو نوع ماده با هم مخلوط می‌شوند، یکی که دوست دارد الکترون‌ها را بپذیرد و دیگری که دوست دارد حفره‌ها را بپذیرد. این درهم‌تنیدگی مرزهای متعددی ایجاد می‌کند و جداسازی بارها را آسان‌تر می‌کند.

به لطف این استراتژی مواد، راندمان سلول‌های خورشیدی آلی در 10 سال گذشته به سرعت افزایش یافته است. به گفته پروفسور فرند، سیستم‌های باتری آلی اکنون به بیش از 20 درصد رسیده‌اند و به راندمان سلول‌های سیلیکونی تجاری نزدیک می‌شوند.

مزایای این فناوری عبارتند از هزینه پایین مواد، قابلیت چاپ در سطوح بزرگ و امکان ساخت پنل‌های انعطاف‌پذیر که می‌توانند روی سطوح مختلف نصب شوند.

مسیرهای جدید از مواد رادیکال آزاد و حسگرهای کوانتومی

در سال‌های اخیر، گروه پروفسور فرند بر رویکرد جدیدی برای کاهش اتلاف انرژی ناشی از حالت سه‌تایی تمرکز کرده‌اند.

آنها با رادیکال‌های آزاد، که مولکول‌هایی با اسپین فرد هستند، کار کردند. به جای اینکه اجازه دهند رادیکال‌های آزاد واکنش‌پذیر و بی‌ثبات شوند، تیم راهی برای تثبیت آنها در یک شبکه کریستالی پیدا کرد.

یافته جالب دیگر از سیستم‌های مولکولی با دو اسپین به نام دورادیکال‌ها به دست آمد. این تیم نشان داد که حتی یک میدان مغناطیسی بسیار کوچک می‌تواند رنگ یا شدت نور ساطع شده را به طور قابل توجهی تغییر دهد.

پروفسور فرند این را یک اثر کوانتومی نادر می‌داند که می‌توان با شرایط آزمایشگاهی ساده از آن بهره‌برداری کرد.

به گفته او، این پدیده چشم‌اندازهایی را برای حسگرهای زیستی جدید باز می‌کند. دانشمندان می‌توانند تنها با نوعی رنگ فلورسنت که در مقیاس بسیار کوچک به میدان‌های مغناطیسی حساس است، فرآیندهای موجود در نمونه‌های زیستی را با دقت بالاتری رصد کنند و از این طریق به تشخیص پزشکی کمک کنند.

فرصت‌های اکوسیستم نوآوری در ویتنام

علاوه بر پروفسور فرند، دکتر جیشری ست، دانشمندی از شرکت 3M و عضو کمیته مقدماتی جایزه VinFuture نیز در این کارگاه شرکت داشت. این واقعیت که دانشمندان مشهور جهان مستقیماً با دانشجویان تعامل دارند، فرصتی ارزشمند برای جامعه تحقیقاتی جوان محسوب می‌شود.

دکتر جیشری ست معتقد است که دانشمندان باید به عموم مردم کمک کنند تا ببینند که علم در هر جنبه‌ای از زندگی حضور دارد (عکس: مرکز رسانه).

دانشیار هوین دانگ چین، معاون رئیس دانشگاه علوم و فناوری هانوی، بر اهمیت این رویداد تأکید کرد زیرا به ارتقای اکوسیستم تحقیق و نوآوری این دانشگاه و ویتنام کمک می‌کند.

آقای چین تأکید کرد: «این مدرسه امیدوار است که چنین تبادلات دانشگاهی، الهام‌بخش جاه‌طلبی‌های علمی جدید در دانشجویان باشد و در عین حال، مسیرهایی را برای همکاری بین گروه‌های تحقیقاتی پلی‌تکنیک و شرکای داخلی و خارجی بگشاید.»

پروفسور هیون دانگ چین، معاون رئیس دانشگاه علوم و فناوری هانوی، سخنرانی افتتاحیه را ایراد کرد (عکس: مرکز رسانه).

این روایت‌های دست اول از یک دانشمند جهانی درباره سفرش از آزمایشگاه تا فناوری روزمره نشان می‌دهد که علم مواد حوزه‌ای دور از دسترس نیست. علم هنوز چیزهای زیادی برای کشف کردن دارد و هر نسل از محققان جوان این فرصت را دارند که جرقه‌های جدیدی برای آینده خلق کنند.

هفته علم و فناوری VinFuture 2025 از 2 تا 6 دسامبر در هانوی برگزار می‌شود.

با شعار «با هم رشد می‌کنیم - با هم پیشرفت می‌کنیم»، مجموعه رویدادهای بین‌المللی سالانه امسال همچنان بر ماموریت VinFuture در پیوند دانش، برانگیختن میل به خدمت و ارتقای جایگاه ویتنام به عنوان مرکزی برای ارتقای علم و نوآوری در جهان تأکید می‌کند.

این هفته شامل ۷ فعالیت اصلی است: سخنرانی‌های الهام‌بخش، بحث علم برای زندگی؛ مجموعه گفتگوهای اکتشاف آینده VinFuture؛ نمایشگاه "لمس علم"، مراسم اهدای جوایز VinFuture؛ تبادل نظر با برندگان جایزه VinFuture 2025؛ انجمن رهبری VinUni: کنفرانس نوآوری در آموزش عالی.

بخش برجسته این رویداد، مراسم اهدای جوایز VinFuture 2025 بود که عصر روز ۵ دسامبر در تئاتر Hoan Kiem (هانوی) برگزار شد. این رویدادی برای تجلیل از آثار علمی برجسته‌ای است که تأثیر مثبت و پایداری بر میلیون‌ها، حتی میلیاردها نفر در سراسر جهان داشته‌اند.

امسال، این جایزه به آثاری اهدا خواهد شد که ارزش «با هم رشد می‌کنیم - با هم پیشرفت می‌کنیم» را برای بشریت به ارمغان بیاورند، همانطور که موضوع تعیین شده است و ماموریت VinFuture را برای ارج نهادن به هوش، گسترش انسانیت و خدمت به زندگی تأیید می‌کند.

منبع: 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