חוקר של יותר מ-140 פטנטים חושף עיקרון טבעי המסייע ביצירת OLED

(דן טרי) - מפוטוסינתזה ועד חיישנים קוונטיים, המסע של מוליכים למחצה אורגניים מראה כיצד הטבע מעורר התקדמות טכנולוגית.

פרופסור סר ריצ'רד הנרי פרנד, יו"ר מועצת פרס VinFuture, קיים חילופי סטודנטים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של האנוי במסגרת הסדנה המדעית "חדשנות ומוליכים למחצה אורגניים".

כאן, הוא משתף את מסעו בן יותר משלושה עשורים של מחקר בתחום האלקטרוניקה האורגנית ומדוע תחום זה פותח כיוון חדש למדעי החומרים.

פרופסור סר ריצ'רד הנרי פרנד משתף עם סטודנטים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של האנוי (צילום: מרכז המדיה).

מסע הגילוי של מוליכים למחצה אורגניים

בתחילת הרצאתו, פרופסור פרנד סיפר על מסע המחקר שלו בן עשרות השנים עם מוליכים למחצה אורגניים. הוא הדגיש כי מדע הוא תמיד תחום מלא הפתעות ולעולם אינו מסתיים בכמה עמודים של ספר לימוד.

"עולם המדע תמיד מלא בהפתעות. לפעמים כשקוראים ספרי לימוד, חושבים שהכל נפתר, אבל במציאות זו רק בדיה. כשתיכנסו למעבדה, תגלו שעדיין יש אינספור דברים ללמוד", שיתף הפרופסור.

לדברי פרופסור פרנד, אחת מאבני הדרך החשובות הייתה המאמר שפורסם לפני 35 שנה בכתב העת Nature, שהניח את היסודות לתחום דיודות פולטות אור אורגניות.

מבסיס זה, קבוצות מחקר ברחבי העולם הפכו בהדרגה את רעיון השימוש במולקולות אורגניות כמקורות אור לטכנולוגיית מסכי OLED המופיעה כיום באינספור סמארטפונים וטלוויזיות.

"כשאתה מדליק את הסמארטפון שלך, האור שאתה רואה מגיע מדיודות קטנות, שאינן עשויות מסיליקון או גליום, אלא ממולקולות אורגניות. זו הייתה הפתעה גדולה, כי אנחנו בדרך כלל לא חושבים על מולקולות אורגניות כמוליכים למחצה", הוא מסביר.

מתצפיותיו על החיים, פרופסור פרנד התייחס לטבע. עלים ירוקים משום שהם סופגים את אור השמש והופכים אותו לאנרגיה כימית. בפוטוסינתזה, כאשר פוטון נספג, אלקטרון מוסר ממקומו המקורי ונוצר חור.

לדבריו, זהו אב טיפוס של מכשיר אלקטרוני, תא הסולארי הקטן ביותר בטבע.

בדיון הטכני, פרופסור פרנד הציג לסטודנטים את מבנה הטרנזיסטורים האורגניים ואת מושג הטרנזיסטורים פולטי האור. התקן זה מאפשר הזרקה בו זמנית של מטענים חיוביים ושליליים לתוך התעלה, שם הם נפגשים ליצירת מצב מעורר ופולטים אור.

תוצאות ניסוייות מראות כי אלקטרונים וחורים יכולים לנוע על פני מרחקים מסוימים במוליכים למחצה אורגניים, מספיקים לבניית רכיבים אלקטרוניים אמיתיים.

למידה מצמחים לפיתוח תאים סולאריים אורגניים

מספר רב של סטודנטים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של האנוי האזינו לדבריו של מלומד ברמה עולמית (צילום: מרכז התקשורת).

מתוך פוטוסינתזה טבעית, פרופסור פרנד הוביל את הסטודנטים לתחום יישום נוסף: תאים סולאריים אורגניים. הוא תיאר כיצד צמחים ירוקים לוכדים אור באמצעות מערכות אנטנה מולקולריות, מעבירים אנרגיה למרכז התגובה, ולאחר מכן מפרידים את המטענים.

מדענים מדמים עיקרון זה באמצעות מבנה הטרוצונקציה המכיל צורות אנרגיה גדולות. במבנה זה, שני סוגי חומרים מעורבבים יחד, אחד שאוהב לקבל אלקטרונים ואחד שאוהב לקבל חורים. השזירה יוצרת גבולות רבים, מה שמקל על הפרדת המטענים.

הודות לאסטרטגיית חומרים זו, יעילותם של תאים סולאריים אורגניים גדלה במהירות ב-10 השנים האחרונות. לדברי פרופסור פרנד, מערכות סוללות אורגניות הגיעו כעת ליותר מ-20%, ומתקרבות ליעילות של תאי סיליקון מסחריים.

יתרונותיה של טכנולוגיה זו הם עלויות חומר נמוכות, היכולת להדפיס על פני שטחים גדולים והפוטנציאל לייצר פאנלים גמישים שניתן להרכיב על מגוון משטחים.

כיוונים חדשים מחומרים רדיקליים חופשיים וחיישנים קוונטיים

בשנים האחרונות, קבוצתו של פרופסור פרנד התמקדה בגישה חדשה להפחתת אובדן האנרגיה הנגרם על ידי מצב הטריפלט.

הם עבדו עם רדיקלים חופשיים, שהם מולקולות בעלות ספין מוזר. במקום לאפשר לרדיקלים חופשיים להפוך לגיוניים ולערער את היציבות, הצוות מצא דרך לייצב אותם בסריג גבישי.

ממצא מעניין נוסף הגיע ממערכות מולקולריות בעלות שני ספינים, הנקראות בי-רדיקלים. הצוות הדגים שאפילו שדה מגנטי קטן מאוד יכול לשנות באופן משמעותי את צבע או עוצמת האור הנפלט.

פרופסור פרנד רואה בכך אפקט קוונטי נדיר שניתן לנצל בתנאי ניסוי פשוטים.

לדבריו, תופעה זו פותחת אפשרויות לביוסנסורים חדשים. בעזרת סוג של צבע פלואורסצנטי הרגיש לשדות מגנטיים בקנה מידה קטן מאוד, מדענים יכולים לנטר תהליכים בדגימות ביולוגיות בדיוק רב יותר, ובכך לתמוך באבחון רפואי.

הזדמנויות למערכת אקולוגית חדשנית בווייטנאם

בנוסף לפרופסור פרנד, השתתפה בסדנה גם ד"ר ג'יישרי סת', מדען מתאגיד 3M וחבר בוועדה המקדימה של פרס VinFuture. העובדה שמדענים בעלי שם עולמי מקיימים אינטראקציה ישירה עם סטודנטים נחשבת להזדמנות חשובה עבור קהילת המחקר הצעירה.

ד"ר ג'יישרי סת' מאמינה שמדענים צריכים לעזור לציבור לראות שהמדע נוכח בכל היבט של החיים (צילום: מרכז מדיה).

פרופסור חבר הוין דאנג צ'ין, סגן נשיא אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של האנוי, הדגיש את חשיבות האירוע כתורם לקידום מערכת המחקר והחדשנות של בית הספר ושל וייטנאם.

"בית הספר מקווה שחילופי מחקר אקדמיים כאלה יעוררו שאיפות מדעיות חדשות בקרב הסטודנטים, ובמקביל יפתחו כיוונים לשיתוף פעולה בין קבוצות מחקר פוליטכניות לבין שותפים מקומיים וזרים", הדגיש מר צ'ין.

פרופסור חבר הוין דאנג צ'ין, סגן נשיא אוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של האנוי, נשא את נאום הפתיחה (צילום: מרכז התקשורת).

דיווחים ממקור ראשון אלה של מדען ברמה עולמית על מסעו מהמעבדה לטכנולוגיה היומיומית מראים שמדעי החומרים אינם תחום רחוק. למדע עדיין יש הרבה מה לגלות, ולכל דור של חוקרים צעירים יש הזדמנות ליצור להבות חדשות לעתיד.

שבוע המדע והטכנולוגיה VinFuture 2025, יתקיים בין ה-2 ל-6 בדצמבר בהאנוי.

תחת הנושא "יחד נצמח - יחד נצליח", סדרת האירועים הבינלאומיים השנתיים של השנה ממשיכה לאשר את משימתה של VinFuture בחיבור ידע, לעורר את הרצון לשרת ולחזק את מעמדה של וייטנאם כמרכז לקידום מדע וחדשנות בעולם.

השבוע כולל 7 פעילויות עיקריות: נאומים מעוררי השראה, דיון בנושא מדע לחיים; סדרת דיאלוגים בנושא חקר עתידי של VinFuture; תערוכת "נגיעה של מדע", טקס הענקת פרסי VinFuture; חילופי דברים עם זוכי פרס VinFuture 2025; VinUni - פורום מנהיגות: כנס חדשנות בהשכלה גבוהה.

גולת הכותרת של האירוע הייתה טקס הענקת הפרסים של VinFuture 2025, שהתקיים בערב ה-5 בדצמבר בתיאטרון הואן קיאם (האנוי). זהו אירוע לכבוד עבודות מדעיות יוצאות דופן שהשפיעו באופן חיובי ובת קיימא על מיליוני, אפילו מיליארדי, אנשים ברחבי העולם.

השנה, הפרס יוענק ליצירות המביאות את הערך של "יחד נצמוח - יחד נצצליח" לאנושות, כפי שנקבע בנוסח הפתיחה, המאשר את משימתה של VinFuture לכבד את האינטליגנציה, להפיץ את האנושות ולשרת את החיים.

מקור: 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