Geleerde met meer dan 140 patenten onthult natuurlijk principe dat helpt bij het creëren van OLED

(Dan Tri) - Van fotosynthese tot kwantumsensoren: de reis van organische halfgeleiders laat zien hoe de natuur technologische vooruitgang inspireert.

Professor Sir Richard Henry Friend, voorzitter van de VinFuture Prize Council, had een academische uitwisseling met studenten van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Hanoi in het kader van de wetenschappelijke workshop "Innovatie en organische halfgeleiders".

Hier deelt hij zijn reis van meer dan drie decennia aan onderzoek naar organische elektronica en vertelt hij waarom dit vakgebied een nieuwe richting opent voor materiaalkunde.

Professor Sir Richard Henry Friend vertelt over zijn werk aan studenten van de Hanoi University of Science and Technology (foto: Media Center).

De ontdekkingsreis van organische halfgeleiders

Aan het begin van zijn lezing vertelde professor Friend over zijn decennialange onderzoeksreis naar organische halfgeleiders. Hij benadrukte dat wetenschap altijd een vakgebied vol verrassingen is en nooit eindigt bij een paar pagina's van een leerboek.

"De wereld van de wetenschap zit altijd vol verrassingen. Soms, als je studieboeken leest, denk je dat alles al is opgelost, maar in werkelijkheid is het slechts fictie. Als je het lab binnenstapt, zul je zien dat er nog talloze dingen te leren zijn", vertelde de professor.

Volgens professor Friend was een van de belangrijke mijlpalen het artikel dat 35 jaar geleden in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, waarmee de basis werd gelegd voor het vakgebied organische lichtgevende diodes.

Vanuit dat uitgangspunt hebben onderzoeksgroepen over de hele wereld geleidelijk het idee om organische moleculen als lichtbronnen te gebruiken, omgezet in OLED-schermtechnologie die tegenwoordig in talloze smartphones en tv's te vinden is.

"Wanneer je je smartphone aanzet, komt het licht dat je ziet van kleine diodes, niet gemaakt van silicium of gallium, maar van organische moleculen. Dat was een grote verrassing, want normaal gesproken beschouwen we organische moleculen niet als halfgeleiders", legt hij uit.

Vanuit zijn observaties van het leven verbond professor Friend de natuur. Bladeren zijn groen omdat ze zonlicht absorberen en omzetten in chemische energie. Bij fotosynthese, wanneer een foton wordt geabsorbeerd, wordt een elektron van zijn oorspronkelijke positie verwijderd en blijft er een gat over.

Volgens hem is het het prototype van een elektronisch apparaat, de kleinste zonnecel in de natuur.

Tijdens de technische bespreking introduceerde professor Friend de studenten in de structuur van organische transistoren en het concept van lichtgevende transistoren. Dit apparaat maakt gelijktijdige injectie van positieve en negatieve ladingen in het kanaal mogelijk, waar ze elkaar ontmoeten om een ​​aangeslagen toestand te creëren en licht uit te zenden.

Experimentele resultaten tonen aan dat elektronen en gaten zich in organische halfgeleiders over bepaalde afstanden kunnen verplaatsen. Dit is voldoende voor het bouwen van echte elektronische componenten.

Leren van planten om organische zonnecellen te ontwikkelen

Een groot aantal studenten van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Hanoi luisterde naar de lezing van een wetenschapper van wereldklasse (Foto: Media Center).

Vanuit natuurlijke fotosynthese leidde professor Friend studenten naar een ander toepassingsgebied: organische zonnecellen. Hij beschreef hoe groene planten licht opvangen via moleculaire antennesystemen, energie overbrengen naar het reactiecentrum en vervolgens de ladingen scheiden.

Wetenschappers simuleren dit principe met een bulkheterojunctiestructuur. Hierin worden twee soorten materialen gemengd, een die graag elektronen accepteert en een die graag gaten accepteert. De verwevenheid creëert talloze grenzen, waardoor de ladingen gemakkelijker te scheiden zijn.

Dankzij deze materiaalstrategie is de efficiëntie van organische zonnecellen de afgelopen 10 jaar snel toegenomen. Volgens professor Friend bereiken organische batterijsystemen inmiddels een rendement van meer dan 20%, waarmee ze de efficiëntie van commerciële siliciumcellen benaderen.

De voordelen van deze technologie zijn de lage materiaalkosten, de mogelijkheid om grote oppervlakken te printen en de mogelijkheid om flexibele panelen te maken die op verschillende oppervlakken kunnen worden gemonteerd.

Nieuwe richtingen dankzij vrije radicalen en kwantumsensoren

De groep van professor Friend heeft zich de afgelopen jaren gericht op een nieuwe aanpak om het energieverlies dat wordt veroorzaakt door de triplettoestand te verminderen.

Ze werkten met vrije radicalen, moleculen met een vreemde spin. In plaats van vrije radicalen reactief en destabiliserend te laten worden, vond het team een ​​manier om ze te stabiliseren in een kristalrooster.

Een andere interessante bevinding kwam van moleculaire systemen met twee spins, biradicalen genaamd. Het team toonde aan dat zelfs een heel klein magnetisch veld de kleur of intensiteit van het uitgezonden licht aanzienlijk kan veranderen.

Professor Friend ziet dit als een zeldzaam kwantumeffect dat met eenvoudige experimentele omstandigheden kan worden benut.

Volgens hem opent dit fenomeen perspectieven voor nieuwe biosensoren. Met slechts een soort fluorescerende kleurstof die gevoelig is voor magnetische velden op zeer kleine schaal, kunnen wetenschappers processen in biologische monsters met hogere precisie monitoren en zo medische diagnoses ondersteunen.

Kansen voor een innovatie-ecosysteem in Vietnam

Naast Professor Friend nam ook Dr. Jayshree Seth, wetenschapper bij 3M Corporation en lid van de VinFuture Prize Preliminary Committee, deel aan de workshop. Het feit dat wereldberoemde wetenschappers direct met studenten in contact komen, wordt beschouwd als een waardevolle kans voor de jonge onderzoeksgemeenschap.

Dr. Jayshree Seth is van mening dat wetenschappers het publiek moeten helpen inzien dat wetenschap in elk aspect van het leven aanwezig is (Foto: Media Center).

Universitair hoofddocent Huynh Dang Chinh, vicevoorzitter van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Hanoi, benadrukte het belang van het evenement, omdat het bijdraagt ​​aan de promotie van het onderzoeks- en innovatie-ecosysteem van de school en van Vietnam.

"De school hoopt dat dergelijke academische uitwisselingen nieuwe wetenschappelijke ambities bij studenten zullen inspireren en tegelijkertijd richtingen zullen openen voor samenwerking tussen onderzoeksgroepen van het Polytechnic en binnenlandse en buitenlandse partners", benadrukte de heer Chinh.

Universitair hoofddocent Huynh Dang Chinh, vice-president van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van Hanoi, hield de openingstoespraak (foto: Media Center).

Deze persoonlijke verhalen van een wetenschapper van wereldklasse over zijn reis van het lab naar de alledaagse technologie laten zien dat materiaalkunde geen ver-van-mijn-bed-show is. De wetenschap heeft nog veel te ontdekken en elke generatie jonge onderzoekers heeft de kans om nieuwe kansen te creëren voor de toekomst.

VinFuture 2025 Wetenschaps- en Technologieweek, vindt plaats van 2 tot en met 6 december in Hanoi.

Met het thema "Samen groeien we - Samen bloeien we" bevestigt de reeks jaarlijkse internationale evenementen van dit jaar opnieuw de missie van VinFuture om kennis te verbinden, de wens om te dienen op te wekken en de positie van Vietnam als centrum voor de bevordering van wetenschap en innovatie in de wereld te verheffen.

De week omvat 7 hoofdactiviteiten: Inspirerende toespraken, Science for Life-discussie; VinFuture-dialoogserie over toekomstverkenning; tentoonstelling "The Touch of Science", VinFuture-prijsuitreiking; uitwisseling met VinFuture 2025-prijswinnaars; VinUni - Leadership Forum: conferentie over innovatie in het hoger onderwijs.

Hoogtepunt van het evenement was de VinFuture 2025 Awards-ceremonie, die plaatsvond op de avond van 5 december in het Hoan Kiem Theater (Hanoi). Dit evenement eert uitmuntende wetenschappelijke werken die een positieve en duurzame impact hebben gehad op miljoenen, zelfs miljarden mensen wereldwijd.

Dit jaar zal de prijs worden uitgereikt aan werken die de waarde van "Samen groeien we - Samen bloeien we" voor de mensheid benadrukken, zoals het thema aangeeft. Dit onderstreept VinFuture's missie om intelligentie te eren, menselijkheid te verspreiden en het leven te dienen.

Bron: 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