Ученый, автор более 140 патентов, раскрыл природный принцип, который помогает создавать OLED

(Дэн Три) - От фотосинтеза до квантовых датчиков: история органических полупроводников показывает, как природа вдохновляет технологические достижения.

Председатель Совета премии VinFuture профессор сэр Ричард Генри Френд провел академический обмен со студентами Ханойского университета науки и технологий в рамках научного семинара «Инновации и органические полупроводники».

Здесь он делится своим более чем тридцатилетним опытом исследований в области органической электроники и рассказывает, почему эта область открывает новое направление в материаловедении.

Профессор сэр Ричард Генри Френд беседует со студентами Ханойского университета науки и технологий (Фото: Медиацентр).

Путь открытия органических полупроводников

В начале своего выступления профессор Френд рассказал о своём многолетнем опыте исследований органических полупроводников. Он подчеркнул, что наука всегда полна сюрпризов и никогда не заканчивается несколькими страницами учебника.

«Мир науки всегда полон сюрпризов. Иногда, читая учебники, думаешь, что всё уже решено, но на самом деле это всего лишь вымысел. Когда ты войдешь в лабораторию, ты увидишь, что ещё многое предстоит узнать», — поделился профессор.

По словам профессора Френда, одной из важных вех стала статья, опубликованная 35 лет назад в журнале Nature, которая заложила основу для области органических светодиодов.

На этом фундаменте исследовательские группы по всему миру постепенно превратили идею использования органических молекул в качестве источников света в технологию OLED-экранов, которая сегодня появляется во множестве смартфонов и телевизоров.

«Когда вы включаете смартфон, свет, который вы видите, исходит от маленьких диодов, сделанных не из кремния или галлия, а из органических молекул. Это стало большим сюрпризом, поскольку мы обычно не воспринимаем органические молекулы как полупроводники», — объясняет он.

Профессор Френд, наблюдая за жизнью, связал это с природой. Листья зелёные, потому что поглощают солнечный свет и преобразуют его в химическую энергию. При фотосинтезе, когда поглощается фотон, электрон покидает своё первоначальное положение, оставляя дырку.

По его словам, это прототип электронного устройства, самый маленький солнечный элемент в природе.

В ходе технического обсуждения профессор Френд познакомил студентов со структурой органических транзисторов и концепцией светоизлучающих транзисторов. Это устройство позволяет одновременно инжектировать положительные и отрицательные заряды в канал, где они встречаются, создавая возбуждённое состояние и излучая свет.

Экспериментальные результаты показывают, что электроны и дырки могут перемещаться на определенные расстояния в органических полупроводниках, достаточные для создания реальных электронных компонентов.

Изучение растений для разработки органических солнечных батарей

Большое количество студентов Ханойского университета науки и технологий слушали выступление ученого мирового уровня (Фото: Медиацентр).

От естественного фотосинтеза профессор Френд познакомил студентов с другой областью применения: органическими солнечными батареями. Он описал, как зелёные растения улавливают свет через молекулярные антенные системы, передают энергию в реакционный центр, а затем разделяют заряды.

Ученые моделируют этот принцип с помощью структуры с объёмным гетеропереходом. В ней смешаны два типа материалов: один, склонный принимать электроны, и другой, склонный принимать дырки. Переплетение создаёт множество границ, что облегчает разделение зарядов.

Благодаря этой стратегии использования материалов эффективность органических солнечных элементов за последние 10 лет резко возросла. По словам профессора Френда, эффективность органических аккумуляторных систем уже превысила 20%, приближаясь к эффективности коммерческих кремниевых элементов.

Преимуществами этой технологии являются низкие затраты на материал, возможность печати на больших площадях и возможность изготовления гибких панелей, которые можно монтировать на различные поверхности.

Новые направления в области свободнорадикальных материалов и квантовых датчиков

В последние годы группа профессора Френда сосредоточилась на новом подходе к уменьшению потерь энергии, вызванных триплетным состоянием.

Они работали со свободными радикалами — молекулами с нечётным спином. Вместо того чтобы позволить свободным радикалам стать реактивными и дестабилизироваться, команда нашла способ стабилизировать их в кристаллической решётке.

Ещё одно интересное открытие было сделано в отношении молекулярных систем с двумя спинами, называемых бирадикалами. Учёные продемонстрировали, что даже очень слабое магнитное поле может значительно изменить цвет или интенсивность испускаемого света.

Профессор Френд рассматривает это как редкий квантовый эффект, который можно использовать в простых экспериментальных условиях.

По его словам, это явление открывает перспективы для создания новых биосенсоров. Используя всего лишь один тип флуоресцентного красителя, чувствительный к магнитным полям в очень малых масштабах, учёные могут отслеживать процессы в биологических образцах с более высокой точностью, тем самым поддерживая медицинскую диагностику.

Возможности для инновационной экосистемы во Вьетнаме

Помимо профессора Френда, в семинаре также принял участие доктор Джейшри Сет, учёный из корпорации 3M и член предварительного комитета премии VinFuture. Прямое взаимодействие учёных с мировым именем со студентами считается ценной возможностью для молодого исследовательского сообщества.

Доктор Джейшри Сет считает, что ученые должны помочь общественности увидеть, что наука присутствует во всех аспектах жизни (Фото: Медиа-центр).

Доцент Хюинь Данг Чинь, вице-президент Ханойского университета науки и технологий, подчеркнул значимость мероприятия, поскольку оно способствует развитию экосистемы исследований и инноваций вуза и Вьетнама.

«Университет надеется, что подобные академические обмены вдохновят студентов на новые научные амбиции и в то же время откроют направления для сотрудничества между исследовательскими группами Политехнического института и отечественными и зарубежными партнерами», — подчеркнул г-н Чинь.

Вступительную речь произнес доцент Хюинь Данг Чинь, вице-президент Ханойского университета науки и технологий (Фото: Медиа-центр).

Эти рассказы учёного мирового уровня о его пути из лаборатории в повседневную жизнь показывают, что материаловедение — не такая уж далёкая область. Науке ещё многое предстоит открыть, и каждое поколение молодых исследователей имеет возможность проложить новый путь к будущему.

Неделя науки и технологий VinFuture 2025 пройдет с 2 по 6 декабря в Ханое.

В этом году серия ежегодных международных мероприятий под девизом «Вместе мы растем — вместе мы процветаем» продолжает подтверждать миссию VinFuture по объединению знаний, пробуждая желание служить и укрепляя позиции Вьетнама как центра продвижения науки и инноваций в мире.

Неделя включает в себя 7 основных мероприятий: вдохновляющие речи, дискуссию «Наука для жизни»; серию диалогов по исследованию будущего VinFuture; выставку «Прикосновение науки», церемонию награждения VinFuture; обмен опытом с лауреатами премии VinFuture 2025; VinUni — форум лидеров: конференцию по инновациям в сфере высшего образования.

Кульминацией мероприятия стала церемония вручения премии VinFuture 2025, состоявшаяся вечером 5 декабря в театре «Хоан Кием» (Ханой). Это мероприятие призвано отметить выдающиеся научные работы, оказавшие положительное и устойчивое влияние на миллионы, а то и миллиарды людей по всему миру.

В этом году премия будет вручена работам, которые несут в себе ценность девиза «Вместе мы растем — вместе мы процветаем» для человечества, как и заявлено в теме, подтверждая миссию VinFuture — почитать интеллект, распространять человечество и служить жизни.

Источник: 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