140件以上の特許を持つ学者がOLEDの作製に役立つ自然原理を明らかに

(ダン・トリ) - 光合成から量子センサーまで、有機半導体の歩みは、自然がいかにして技術の進歩を刺激するかを示しています。

VinFuture賞評議会議長のリチャード・ヘンリー・フレンド教授は、 科学ワークショップ「イノベーションと有機半導体」の一環として、ハノイ工科大学の学生と学術交流を行いました。

ここで彼は、30 年以上にわたる有機エレクトロニクス研究の軌跡と、この分野が材料科学に新たな方向性をもたらす理由について語ります。

リチャード・ヘンリー・フレンド教授がハノイ工科大学の学生たちと交流している（写真：メディアセンター）。

有機半導体の発見の旅

講演の冒頭、フレンド教授は数十年にわたる有機半導体の研究の道のりを振り返りました。科学は常に驚きに満ちた分野であり、教科書の数ページで終わることは決してないことを強調しました。

「科学の世界は常に驚きに満ちています。教科書を読むと、すべてが解決されたように思えることもありますが、実際にはそれは単なるフィクションに過ぎません。研究室に足を踏み入れると、まだ学ぶべきことが無数にあることに気づくでしょう」と教授は語った。

フレンド教授によると、重要なマイルストーンの一つは、35年前にネイチャー誌に掲載された、有機発光ダイオードの分野の基礎を築いた論文だったという。

それを基盤として、世界中の研究グループが有機分子を光源として使うというアイデアを徐々に OLED スクリーン技術へと転換し、現在では数え切れないほどのスマートフォンやテレビに搭載されています。

「スマートフォンの電源を入れると、目にする光はシリコンやガリウムではなく、有機分子から発せられる小さなダイオードから発せられています。これは大きな驚きでした。なぜなら、私たちは通常、有機分子を半導体とは考えていないからです」と彼は説明します。

フレンド教授は生命の観察を通して自然と関わっていました。葉が緑色なのは、太陽光を吸収して化学エネルギーに変換するからです。光合成では、光子が吸収されると、電子が元の位置から取り除かれ、正孔が残ります。

彼によれば、これは電子機器の原型であり、自然界で最も小さい太陽電池だという。

技術討論では、フレンド教授が学生たちに有機トランジスタの構造と発光トランジスタの概念を紹介しました。このデバイスは、正電荷と負電荷を同時にチャネルに注入し、それらが出会うことで励起状態を作り出し、光を発します。

実験結果により、電子と正孔は有機半導体内で一定の距離を移動できることが実証されており、これは実際の電子部品を構築するには十分です。

植物から学ぶ有機太陽電池の開発

ハノイ工科大学の多くの学生が世界トップクラスの学者の講演に耳を傾けた（写真：メディアセンター）。

フレンド教授は、自然光合成から、学生たちを別の応用分野、すなわち有機太陽電池へと導きました。教授は、緑色植物が分子アンテナシステムを通して光を捕らえ、エネルギーを反応中心に伝達し、電荷を分離する仕組みを説明しました。

科学者たちは、この原理をバルクヘテロ接合構造を用いてシミュレートしています。この構造では、電子を受容しやすい物質と正孔を受容しやすい物質の2種類の物質が混合されています。この絡み合いによって無数の境界が形成され、電荷の分離が容易になります。

この材料戦略のおかげで、有機太陽電池の効率は過去10年間で急速に向上しました。フレンド教授によると、有機電池システムは現在20%を超え、市販のシリコンセルの効率に近づいています。

この技術の利点は、材料コストが低いこと、広い面積に印刷できること、さまざまな表面に取り付けることができる柔軟なパネルを製造できる可能性があることです。

フリーラジカル材料と量子センサーからの新たな方向性

近年、フレンド教授の研究グループは、三重項状態によって引き起こされるエネルギー損失を減らすための新しいアプローチに注力してきました。

彼らは奇妙なスピンを持つ分子であるフリーラジカルを研究しました。フリーラジカルが反応性を高め不安定化するのではなく、研究チームは結晶格子内でそれらを安定化させる方法を発見しました。

もう一つの興味深い発見は、ビラジカルと呼ばれる2つのスピンを持つ分子系から得られました。研究チームは、非常に小さな磁場でさえ、放出される光の色や強度を大きく変化させることができることを実証しました。

フレンド教授は、これは単純な実験条件で利用できる稀な量子効果だと考えている。

彼によると、この現象は新たなバイオセンサーへの可能性を開く。非常に小さなスケールで磁場に敏感な蛍光色素を用いることで、科学者は生物学的サンプル内のプロセスをより高精度にモニタリングし、医療診断を支援することができるようになる。

ベトナムにおけるイノベーションエコシステムの機会

ワークショップには、フレンド教授に加え、3M社の科学者であり、VinFuture賞予備委員会のメンバーでもあるジェイシュリー・セス博士も参加しました。世界的に著名な科学者が学生と直接交流することは、若い研究コミュニティにとって貴重な機会と考えられています。

ジェイシュリー・セス博士は、生活のあらゆる面に科学が存在していることを一般の人々に理解してもらうよう科学者が支援する必要があると考えています (写真: メディアセンター)。

ハノイ工科大学の副学長フイン・ダン・チン准教授は、このイベントが同校とベトナムの研究・イノベーション・エコシステムの促進に貢献するものとしてその意義を強調した。

「本学は、このような学術交流が学生たちの新たな科学的志を刺激し、同時に工科大学の研究グループと国内外のパートナーとの協力の方向性を切り開くことを期待しています」とチン氏は強調した。

ハノイ工科大学副学長のフイン・ダン・チン准教授が開会の辞を述べた（写真：メディアセンター）。

世界的な科学者が、研究室から日常のテクノロジーへと歩みを進めてきた道のりを自ら体験したこれらの証言は、材料科学が決して遠い分野ではないことを示しています。科学にはまだまだ発見すべきことが多く残っており、若い研究者の世代ごとに未来への新たな光を灯す機会が与えられています。

VinFuture 2025 科学技術週間は、12月2日から12月6日までハノイで開催されます。

「共に成長し、共に繁栄する」をテーマに掲げ、今年の一連の年次国際イベントは、知識を結びつけ、奉仕への意欲を喚起し、世界の科学とイノベーションを促進する中心としてのベトナムの地位を高めるという、VinFutureの使命を継続的に確認するものです。

この週には、感動的なスピーチ、生命のための科学に関するディスカッション、VinFuture の未来探究対話シリーズ、「科学のタッチ」展示会、VinFuture 授賞式、VinFuture 2025 受賞者との交流、VinUni - リーダーシップ フォーラム: 高等教育イノベーション会議という 7 つの主なアクティビティが含まれます。

イベントのハイライトは、12月5日夜、ハノイのホアンキエム劇場で開催されたVinFuture 2025授賞式でした。これは、世界中の何百万、何十億もの人々にプラスの影響を与え、持続的な成果をもたらした優れた科学研究を表彰するイベントです。

今年の賞は、テーマに掲げられているように「共に成長し、共に繁栄する」という価値を人類にもたらす作品に授与され、知性を尊重し、人間性を広め、生命に奉仕するというVinFutureの使命を肯定するものである。

出典: 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