Uczony, który ma ponad 140 patentów, ujawnia naturalną zasadę, która pomaga w tworzeniu wyświetlaczy OLED

(Dan Tri) - Od fotosyntezy do czujników kwantowych – historia organicznych półprzewodników pokazuje, w jaki sposób natura inspiruje postęp technologiczny.

Profesor Sir Richard Henry Friend, przewodniczący Rady Nagrody VinFuture, odbył wymianę naukową ze studentami Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hanoi w ramach warsztatów naukowych „Innowacje i półprzewodniki organiczne”.

W tym artykule dzieli się swoimi doświadczeniami z ponad trzech dekad badań nad elektroniką organiczną i wyjaśnia, dlaczego ta dziedzina otwiera nowy kierunek dla nauki o materiałach.

Profesor Sir Richard Henry Friend rozmawia ze studentami Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hanoi (zdjęcie: Media Center).

Podróż odkrycia półprzewodników organicznych

Na początku swojego wystąpienia profesor Friend opowiedział o swojej trwającej dekady podróży badawczej z półprzewodnikami organicznymi. Podkreślił, że nauka to dziedzina pełna niespodzianek, która nigdy nie kończy się na kilku stronach podręcznika.

„Świat nauki jest zawsze pełen niespodzianek. Czasami, czytając podręczniki, wydaje się, że wszystko zostało już rozwiązane, ale w rzeczywistości to tylko fikcja. Kiedy wejdziesz do laboratorium, zobaczysz, że wciąż jest mnóstwo rzeczy do nauczenia się” – podzielił się profesor.

Według profesora Frienda jednym z ważniejszych kamieni milowych było opublikowanie 35 lat temu artykułu w czasopiśmie Nature, który położył podwaliny pod dziedzinę organicznych diod elektroluminescencyjnych.

Opierając się na tym fundamencie, grupy badawcze na całym świecie stopniowo przekształciły ideę wykorzystania cząsteczek organicznych jako źródeł światła w technologię ekranów OLED, która pojawia się dziś w niezliczonej liczbie smartfonów i telewizorów.

„Kiedy włączasz smartfon, światło, które widzisz, pochodzi z małych diod, wykonanych nie z krzemu ani galu, lecz z cząsteczek organicznych. To było duże zaskoczenie, ponieważ zazwyczaj nie myślimy o cząsteczkach organicznych jako o półprzewodnikach” – wyjaśnia.

Na podstawie swoich obserwacji życia, Profesor Friend odniósł się do natury. Liście są zielone, ponieważ pochłaniają światło słoneczne i przekształcają je w energię chemiczną. W fotosyntezie, gdy foton jest absorbowany, elektron zostaje usunięty z pierwotnego położenia, pozostawiając dziurę.

Według niego jest to prototyp urządzenia elektronicznego, najmniejszego ogniwa słonecznego w przyrodzie.

Podczas dyskusji technicznej profesor Friend zapoznał studentów ze strukturą tranzystorów organicznych oraz koncepcją tranzystorów emitujących światło. Urządzenie to umożliwia jednoczesne wprowadzanie ładunków dodatnich i ujemnych do kanału, gdzie spotykają się one, tworząc stan wzbudzony i emitując światło.

Wyniki eksperymentów wykazują, że elektrony i dziury mogą przemieszczać się na pewne odległości w półprzewodnikach organicznych, wystarczające do budowy prawdziwych podzespołów elektronicznych.

Uczenie się od roślin w celu opracowania organicznych ogniw słonecznych

Liczna grupa studentów z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hanoi wysłuchała wykładu światowej klasy uczonego (zdjęcie: Media Center).

Od naturalnej fotosyntezy Profesor Friend poprowadził studentów do kolejnego obszaru zastosowań: organicznych ogniw słonecznych. Opisał, jak rośliny zielone wychwytują światło za pomocą molekularnych systemów antenowych, przekazują energię do centrum reakcji, a następnie rozdzielają ładunki.

Naukowcy symulują tę zasadę za pomocą struktury heterozłącza objętościowego. W tym przypadku miesza się ze sobą dwa rodzaje materiałów – jeden, który chętnie przyjmuje elektrony, i drugi, który chętnie przyjmuje dziury. Przeplatanie się tworzy liczne granice, ułatwiając rozdzielenie ładunków.

Dzięki tej strategii materiałowej, wydajność organicznych ogniw słonecznych gwałtownie wzrosła w ciągu ostatnich 10 lat. Według profesora Frienda, systemy baterii organicznych osiągnęły obecnie ponad 20%, zbliżając się do wydajności komercyjnych ogniw krzemowych.

Zaletami tej technologii są niskie koszty materiałów, możliwość drukowania na dużych powierzchniach i możliwość wytwarzania elastycznych paneli, które można montować na różnych powierzchniach.

Nowe kierunki rozwoju materiałów rodnikowych i czujników kwantowych

W ostatnich latach grupa profesora Frienda skupiła się na nowym podejściu mającym na celu ograniczenie strat energii wywołanych przez stan tripletowy.

Pracowali z wolnymi rodnikami, czyli cząsteczkami o nietypowym spinie. Zamiast pozwolić, by wolne rodniki stały się reaktywne i zdestabilizowane, zespół znalazł sposób na ich stabilizację w sieci krystalicznej.

Kolejne interesujące odkrycie dotyczyło układów molekularnych o dwóch spinach, zwanych birodnikami. Zespół wykazał, że nawet bardzo małe pole magnetyczne może znacząco zmienić kolor lub intensywność emitowanego światła.

Profesor Friend uważa, że ​​jest to rzadki efekt kwantowy, który można wykorzystać w prostych warunkach eksperymentalnych.

Według niego, zjawisko to otwiera perspektywy dla nowych biosensorów. Dysponując jedynie barwnikiem fluorescencyjnym, który jest wrażliwy na pola magnetyczne w bardzo małej skali, naukowcy mogą monitorować procesy w próbkach biologicznych z większą precyzją, wspierając tym samym diagnostykę medyczną.

Możliwości ekosystemu innowacji w Wietnamie

Oprócz Profesora Frienda, w warsztatach wziął udział również dr Jayshree Seth, naukowiec z 3M Corporation i członek Komitetu Wstępnego Nagrody VinFuture. Fakt, że światowej sławy naukowcy bezpośrednio kontaktują się ze studentami, jest uważany za cenną okazję dla młodej społeczności badawczej.

Dr Jayshree Seth uważa, że ​​naukowcy powinni uświadomić społeczeństwu, że nauka jest obecna w każdym aspekcie życia (zdjęcie: Media Center).

Docent Huynh Dang Chinh, wiceprezes Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hanoi, podkreślił znaczenie tego wydarzenia, ponieważ przyczynia się ono do promowania ekosystemu badań naukowych i innowacji uczelni oraz Wietnamu.

„Szkoła ma nadzieję, że tego typu wymiana akademicka zainspiruje studentów do nowych ambicji naukowych, a jednocześnie otworzy nowe możliwości współpracy między grupami badawczymi Politechniki a partnerami krajowymi i zagranicznymi” – podkreślił pan Chinh.

Przemówienie otwierające wygłosił docent Huynh Dang Chinh, wiceprezes Uniwersytetu Nauki i Technologii w Hanoi (zdjęcie: Centrum Medialne).

Te relacje z pierwszej ręki, autorstwa światowej klasy naukowca, o jego drodze od laboratorium do codziennej technologii, pokazują, że materiałoznawstwo nie jest odległą dziedziną. Nauka wciąż ma wiele do odkrycia, a każde pokolenie młodych badaczy ma szansę tworzyć nowe, inspirujące rozwiązania na przyszłość.

Tydzień Nauki i Technologii VinFuture 2025 odbędzie się od 2 do 6 grudnia w Hanoi.

Tegoroczny cykl corocznych międzynarodowych wydarzeń odbywających się pod hasłem „Razem rośniemy – Razem prosperujemy” potwierdza misję VinFuture polegającą na łączeniu wiedzy, rozbudzaniu chęci służenia i podnoszeniu pozycji Wietnamu jako ośrodka promującego naukę i innowację na świecie.

Tydzień obejmuje 7 głównych wydarzeń: inspirujące przemówienia, dyskusję na temat inicjatywy Science for Life; cykl dialogów VinFuture poświęconych eksploracji przyszłości; wystawę „The Touch of Science”, ceremonię wręczenia nagród VinFuture; wymianę zdań z laureatami nagród VinFuture 2025; VinUni - Leadership Forum: konferencja poświęcona innowacjom w szkolnictwie wyższym.

Punktem kulminacyjnym wydarzenia była ceremonia wręczenia nagród VinFuture 2025, która odbyła się wieczorem 5 grudnia w Teatrze Hoan Kiem w Hanoi. To wydarzenie ma na celu uhonorowanie wybitnych prac naukowych, które wywarły pozytywny i trwały wpływ na miliony, a nawet miliardy ludzi na całym świecie.

W tym roku nagroda zostanie przyznana pracom, które wnoszą do ludzkości przesłanie „Razem rośniemy – Razem prosperujemy”, zgodnie z zapowiedzią tematu, potwierdzając misję VinFuture, która polega na honorowaniu inteligencji, szerzeniu człowieczeństwa i służbie życiu.

Source: 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