Forsker med mer enn 140 patenter avslører naturlig prinsipp som bidrar til å lage OLED

(Dan Tri) – Fra fotosyntese til kvantesensorer viser reisen til organiske halvledere hvordan naturen inspirerer teknologiske fremskritt.

Professor Sir Richard Henry Friend, leder av VinFuture-prisrådet, hadde en akademisk utveksling med studenter ved Hanoi University of Science and Technology innenfor rammen av det vitenskapelige verkstedet «Innovasjon og organiske halvledere».

Her deler han sin reise på mer enn tre tiår med forskning på organisk elektronikk, og hvorfor dette feltet åpner en ny retning for materialvitenskap.

Professor Sir Richard Henry Friend deler med studenter ved Hanoi University of Science and Technology (Foto: Media Center).

Oppdagelsesreisen til organiske halvledere

I begynnelsen av foredraget fortalte professor Friend om sin flere tiår lange forskningsreise med organiske halvledere. Han understreket at vitenskap alltid er et felt fullt av overraskelser og aldri slutter med noen få sider i en lærebok.

«Vitenskapens verden er alltid full av overraskelser. Noen ganger når du leser lærebøker, tror du at alt er løst, men i virkeligheten er det bare fiksjon. Når du går inn i laboratoriet, vil du se at det fortsatt er utallige ting å lære», delte professoren.

Ifølge professor Friend var en av de viktige milepælene artikkelen som ble publisert for 35 år siden i tidsskriftet Nature, og som la grunnlaget for feltet organiske lysdioder.

Fra dette grunnlaget har forskningsgrupper over hele verden gradvis omgjort ideen om å bruke organiske molekyler som lyskilder til OLED-skjermteknologi som dukker opp i utallige smarttelefoner og TV-er i dag.

«Når du slår på smarttelefonen din, kommer lyset du ser fra små dioder, ikke laget av silisium eller gallium, men fra organiske molekyler. Det var en stor overraskelse, fordi vi vanligvis ikke tenker på organiske molekyler som halvledere», forklarer han.

Fra sine observasjoner av livet relaterte professor Friend seg til naturen. Blader er grønne fordi de absorberer sollys og omdanner det til kjemisk energi. I fotosyntesen, når et foton absorberes, fjernes et elektron fra sin opprinnelige posisjon og et hull blir igjen.

Ifølge ham er det prototypen på en elektronisk enhet, den minste solcellen i naturen.

I den tekniske diskusjonen introduserte professor Friend studentene for strukturen til organiske transistorer og konseptet med lysutstrålende transistorer. Denne enheten tillater samtidig injeksjon av positive og negative ladninger i kanalen, hvor de møtes for å skape en eksitert tilstand og sende ut lys.

Eksperimentelle resultater viser at elektroner og hull kan bevege seg over bestemte avstander i organiske halvledere, tilstrekkelig for å bygge ekte elektroniske komponenter.

Lære av planter for å utvikle organiske solceller

Et stort antall studenter fra Hanoi University of Science and Technology lyttet til en forsker i verdensklasse (Foto: Media Center).

Fra naturlig fotosyntese ledet professor Friend studentene til et annet anvendelsesområde: organiske solceller. Han beskrev hvordan grønne planter fanger lys gjennom molekylære antennesystemer, overfører energi til reaksjonssenteret og deretter separerer ladningene.

Forskere simulerer dette prinsippet med en bulk heterojunksjonsstruktur. I den blandes to typer materialer sammen, en som liker å ta imot elektroner og en som liker å ta imot hull. Sammenvevingen skaper en rekke grenser, noe som gjør det enklere å separere ladningene.

Takket være denne materialstrategien har effektiviteten til organiske solceller økt raskt de siste 10 årene. Ifølge professor Friend har organiske batterisystemer nå nådd over 20 %, og nærmer seg effektiviteten til kommersielle silisiumceller.

Fordelene med denne teknologien er lave materialkostnader, muligheten til å skrive ut over store områder og potensialet til å lage fleksible paneler som kan monteres på en rekke overflater.

Nye retninger fra frie radikalmaterialer og kvantesensorer

De siste årene har professor Friends gruppe fokusert på en ny tilnærming for å redusere energitapet forårsaket av tripletttilstanden.

De jobbet med frie radikaler, som er molekyler med et merkelig spinn. I stedet for å la frie radikaler bli reaktive og destabile, fant teamet en måte å stabilisere dem i et krystallgitter.

Et annet interessant funn kom fra molekylære systemer med to spinn, kalt biradikaler. Teamet demonstrerte at selv et veldig lite magnetfelt kan endre fargen eller intensiteten til det utsendte lyset betydelig.

Professor Friend ser på dette som en sjelden kvanteeffekt som kan utnyttes med enkle eksperimentelle forhold.

Ifølge ham åpner dette fenomenet opp for nye biosensorer. Med bare en type fluorescerende fargestoff som er følsomt for magnetfelt i svært liten skala, kan forskere overvåke prosesser i biologiske prøver med høyere presisjon, og dermed støtte medisinsk diagnose.

Muligheter for innovasjonsøkosystem i Vietnam

I tillegg til professor Friend deltok også dr. Jayshree Seth på workshopen, en forsker fra 3M Corporation og medlem av VinFuture-prisens forhåndskomité. Det faktum at verdenskjente forskere samhandler direkte med studenter anses som en verdifull mulighet for det unge forskningsmiljøet.

Dr. Jayshree Seth mener at forskere må hjelpe offentligheten til å se at vitenskap er til stede i alle aspekter av livet (Foto: Media Center).

Førsteamanuensis Huynh Dang Chinh, visepresident ved Hanoi University of Science and Technology, understreket betydningen av arrangementet ettersom det bidrar til å fremme forsknings- og innovasjonsøkosystemet ved skolen og i Vietnam.

«Skolen håper at slike akademiske utvekslinger vil inspirere til nye vitenskapelige ambisjoner hos studentene, og samtidig åpne for muligheter for samarbeid mellom polytekniske forskningsgrupper og innenlandske og utenlandske partnere», understreket Chinh.

Førsteamanuensis Huynh Dang Chinh, visepresident ved Hanoi University of Science and Technology, holdt åpningstalen (Foto: Media Center).

Disse førstehåndsberetningene fra en forsker i verdensklasse om reisen hans fra laboratoriet til hverdagsteknologien viser at materialvitenskap ikke er et fjerntliggende felt. Vitenskapen har fortsatt mye å oppdage, og hver generasjon av unge forskere har muligheten til å skape nye flammer for fremtiden.

VinFuture 2025 Vitenskaps- og teknologiuke, som finner sted fra 2. til 6. desember i Hanoi.

Med temaet «Sammen vokser vi - sammen blomstrer vi» fortsetter årets serie med årlige internasjonale arrangementer å bekrefte VinFutures oppdrag med å koble sammen kunnskap, vekke ønsket om å tjene og løfte Vietnams posisjon som et senter for å fremme vitenskap og innovasjon i verden.

Uken inkluderer 7 hovedaktiviteter: Inspirerende taler, Science for Life-diskusjon; VinFuture-dialogserien om fremtidsutforskning; utstillingen «The Touch of Science», VinFuture-prisutdeling; utveksling med VinFuture 2025-prisvinnere; VinUni - Leadership Forum: Konferanse for innovasjon innen høyere utdanning.

Høydepunktet på arrangementet var VinFuture 2025-prisutdelingen, som fant sted kvelden 5. desember på Hoan Kiem-teateret (Hanoi). Dette er et arrangement for å hedre fremragende vitenskapelige arbeider som har hatt en positiv og bærekraftig innvirkning på millioner, til og med milliarder, av mennesker over hele verden.

I år vil prisen bli gitt til verk som bringer verdien av «Sammen vokser vi - Sammen blomstrer vi» til menneskeheten, slik temaet har formulert, og bekrefter VinFutures oppdrag om å hedre intelligens, spre menneskeheten og tjene livet.

Kilde: 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