นักวิชาการสิทธิบัตรกว่า 140 ฉบับเผยหลักการธรรมชาติที่ช่วยสร้าง OLED

(แดน ทรี) - จากการสังเคราะห์แสงไปจนถึงเซนเซอร์ควอนตัม การเดินทางของสารกึ่งตัวนำอินทรีย์แสดงให้เห็นว่าธรรมชาติเป็นแรงบันดาลใจให้เกิดความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้อย่างไร

ศาสตราจารย์เซอร์ริชาร์ด เฮนรี่ เฟรนด์ ประธานคณะกรรมการรางวัล VinFuture ได้จัดการแลกเปลี่ยนทางวิชาการกับนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮานอย ภายใต้กรอบการประชุมเชิงปฏิบัติการ ทางวิทยาศาสตร์ เรื่อง "นวัตกรรมและสารกึ่งตัวนำอินทรีย์"

ที่นี่ เขาแบ่งปันการเดินทางของเขาในการวิจัยอิเล็กทรอนิกส์อินทรีย์มากกว่าสามทศวรรษ และเหตุใดสาขานี้จึงเปิดทิศทางใหม่ให้กับวิทยาศาสตร์วัสดุ

ศาสตราจารย์เซอร์ริชาร์ด เฮนรี่ เฟรนด์ แบ่งปันกับนักศึกษาจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฮานอย (ภาพ: ศูนย์สื่อ)

การเดินทาง แห่งการค้นพบ สารกึ่งตัวนำอินทรีย์

ในตอนต้นของการบรรยาย ศาสตราจารย์เฟรนด์เล่าถึงการเดินทางวิจัยสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ที่ยาวนานหลายทศวรรษของเขา เขาเน้นย้ำว่าวิทยาศาสตร์เป็นสาขาที่เต็มไปด้วยความประหลาดใจเสมอ และไม่เคยจบลงเพียงแค่หน้าหนังสือเรียนเพียงไม่กี่หน้า

“โลกวิทยาศาสตร์เต็มไปด้วยเรื่องน่าประหลาดใจเสมอ บางครั้งเวลาอ่านตำราเรียน คุณอาจจะคิดว่าทุกอย่างถูกไขได้แล้ว แต่ความจริงแล้วมันเป็นแค่เรื่องแต่ง พอก้าวเข้าไปในห้องทดลอง คุณจะพบว่ายังมีสิ่งต่างๆ อีกมากมายให้เรียนรู้” ศาสตราจารย์กล่าว

ตามที่ศาสตราจารย์เฟรนด์กล่าว เหตุการณ์สำคัญประการหนึ่งคือบทความที่ตีพิมพ์เมื่อ 35 ปีก่อนในวารสาร Nature ซึ่งวางรากฐานให้กับสาขาไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์

จากรากฐานนั้น กลุ่มนักวิจัยทั่วโลกได้ค่อยๆ พัฒนาแนวคิดการใช้โมเลกุลอินทรีย์เป็นแหล่งกำเนิดแสงให้กลายเป็นเทคโนโลยีหน้าจอ OLED ที่ปรากฏอยู่ในสมาร์ทโฟนและทีวีมากมายในปัจจุบัน

“เมื่อคุณเปิดสมาร์ทโฟน แสงที่คุณเห็นจะมาจากไดโอดขนาดเล็กที่ไม่ได้ทำจากซิลิกอนหรือแกลเลียม แต่มาจากโมเลกุลอินทรีย์ ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจมาก เพราะปกติแล้วเราไม่ได้คิดว่าโมเลกุลอินทรีย์เป็นสารกึ่งตัวนำ” เขาอธิบาย

จากการสังเกตชีวิตของเขา ศาสตราจารย์เฟรนด์ได้เชื่อมโยงธรรมชาติเข้ากับใบไม้ ใบไม้มีสีเขียวเพราะดูดซับแสงอาทิตย์และเปลี่ยนเป็นพลังงานเคมี ในกระบวนการสังเคราะห์แสง เมื่อโฟตอนถูกดูดซับ อิเล็กตรอนจะถูกดึงออกจากตำแหน่งเดิมและทำให้เกิดช่องว่าง

ตามที่เขาบอก มันคือต้นแบบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่เล็กที่สุดในธรรมชาติ

ในการอภิปรายเชิงเทคนิค ศาสตราจารย์เฟรนด์ได้แนะนำนักศึกษาให้รู้จักโครงสร้างของทรานซิสเตอร์อินทรีย์และแนวคิดของทรานซิสเตอร์เปล่งแสง อุปกรณ์นี้ช่วยให้สามารถฉีดประจุบวกและประจุลบเข้าไปในช่องสัญญาณได้พร้อมกัน ซึ่งประจุทั้งสองจะรวมตัวกันเพื่อสร้างสถานะกระตุ้นและเปล่งแสงออกมา

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนและโฮลสามารถเคลื่อนที่ได้ในระยะทางที่กำหนดในสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ ซึ่งเพียงพอสำหรับการสร้างส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์จริง

การเรียนรู้จากพืชเพื่อพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์

นักศึกษามหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮานอยจำนวนมากรับฟังการแบ่งปันจากนักวิชาการระดับโลก (ภาพ: ศูนย์สื่อ)

จากการสังเคราะห์แสงตามธรรมชาติ ศาสตราจารย์เฟรนด์ได้นำนักศึกษาไปสู่การประยุกต์ใช้อีกสาขาหนึ่ง นั่นคือ เซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์ เขาอธิบายว่าพืชสีเขียวจับแสงผ่านระบบเสาอากาศโมเลกุล ส่งพลังงานไปยังศูนย์กลางปฏิกิริยา แล้วจึงแยกประจุ

นักวิทยาศาสตร์จำลองหลักการนี้ด้วยโครงสร้างเฮเทอโรจังก์ชันแบบรวม (bulk heterojunction structure) ซึ่งในโครงสร้างนี้ วัสดุสองชนิดถูกผสมเข้าด้วยกัน วัสดุหนึ่งชอบรับอิเล็กตรอน และอีกวัสดุหนึ่งชอบรับโฮล การสานกันนี้ก่อให้เกิดขอบเขตมากมาย ทำให้แยกประจุได้ง่ายขึ้น

ด้วยกลยุทธ์ด้านวัสดุนี้ ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์อินทรีย์จึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ศาสตราจารย์เฟรนด์กล่าวว่า ปัจจุบันระบบแบตเตอรี่อินทรีย์มีประสิทธิภาพมากกว่า 20% ซึ่งใกล้เคียงกับประสิทธิภาพของเซลล์ซิลิคอนเชิงพาณิชย์

ข้อดีของเทคโนโลยีนี้ ได้แก่ ต้นทุนวัสดุที่ต่ำ ความสามารถในการพิมพ์บนพื้นที่ขนาดใหญ่ และศักยภาพในการผลิตแผงแบบยืดหยุ่นที่สามารถติดตั้งบนพื้นผิวต่างๆ ได้

ทิศทางใหม่จากวัสดุอนุมูลอิสระและเซนเซอร์ควอนตัม

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กลุ่มของศาสตราจารย์เฟรนด์มุ่งเน้นไปที่แนวทางใหม่ในการลดการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากสถานะสาม

พวกเขาทำงานกับอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีสปินที่แปลกประหลาด แทนที่จะปล่อยให้อนุมูลอิสระเกิดปฏิกิริยาและไม่เสถียร ทีมวิจัยได้ค้นพบวิธีทำให้อนุมูลอิสระเสถียรในโครงตาข่ายผลึก

การค้นพบที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งมาจากระบบโมเลกุลที่มีสปินสองแบบ เรียกว่า ไบแรดิคัล ทีมวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าแม้แต่สนามแม่เหล็กขนาดเล็กมากก็สามารถเปลี่ยนสีหรือความเข้มของแสงที่เปล่งออกมาได้อย่างมีนัยสำคัญ

ศาสตราจารย์เฟรนด์มองว่านี่เป็นผลควอนตัมที่หายากซึ่งสามารถใช้ประโยชน์ได้ด้วยเงื่อนไขการทดลองที่เรียบง่าย

เขากล่าวว่าปรากฏการณ์นี้เปิดโอกาสให้เกิดไบโอเซนเซอร์แบบใหม่ ด้วยสีย้อมเรืองแสงเพียงชนิดเดียวที่ไวต่อสนามแม่เหล็กในระดับที่เล็กมาก นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบกระบวนการต่างๆ ในตัวอย่างทางชีวภาพได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งจะช่วยสนับสนุนการวินิจฉัยทางการแพทย์

โอกาสสำหรับระบบนิเวศนวัตกรรมในเวียดนาม

นอกจากศาสตราจารย์เฟรนด์แล้ว การประชุมเชิงปฏิบัติการครั้งนี้ยังมี ดร. เจย์ชรี เซธ นักวิทยาศาสตร์จากบริษัท 3M และสมาชิกคณะกรรมการคัดเลือกผู้เข้าชิงรางวัล VinFuture Prize เข้าร่วมด้วย การที่นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังระดับโลกได้พบปะพูดคุยกับนักศึกษาโดยตรง ถือเป็นโอกาสอันมีค่าสำหรับชุมชนนักวิจัยรุ่นใหม่

ดร. เจย์ศรี เซธ เชื่อว่านักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องช่วยให้สาธารณชนเห็นว่าวิทยาศาสตร์มีอยู่ในทุกแง่มุมของชีวิต (ภาพ: ศูนย์สื่อ)

รองศาสตราจารย์ Huynh Dang Chinh รองอธิการบดีมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮานอย เน้นย้ำถึงความสำคัญของงานนี้ เนื่องจากเป็นงานที่ช่วยส่งเสริมระบบนิเวศการวิจัยและนวัตกรรมของคณะและของเวียดนาม

“โรงเรียนหวังว่าการแลกเปลี่ยนทางวิชาการดังกล่าวจะสร้างแรงบันดาลใจให้เกิดความทะเยอทะยานทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ในตัวนักศึกษา และในขณะเดียวกันก็เปิดทิศทางความร่วมมือระหว่างกลุ่มวิจัยโพลีเทคนิคและพันธมิตรในและต่างประเทศ” นายชินห์เน้นย้ำ

รองศาสตราจารย์หยุนดังชิงห์ รองอธิการบดีมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีฮานอย กล่าวสุนทรพจน์เปิดงาน (ภาพ: ศูนย์สื่อ)

เรื่องราวจากประสบการณ์ตรงของนักวิทยาศาสตร์ระดับโลกเกี่ยวกับการเดินทางของเขาจากห้องทดลองสู่เทคโนโลยีในชีวิตประจำวัน แสดงให้เห็นว่าวิทยาศาสตร์วัสดุไม่ใช่สาขาที่ห่างไกล วิทยาศาสตร์ยังมีอะไรให้ค้นพบอีกมากมาย และนักวิจัยรุ่นใหม่แต่ละรุ่นก็มีโอกาสที่จะสร้างสรรค์นวัตกรรมใหม่ๆ เพื่ออนาคต

งานสัปดาห์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี VinFuture 2025 จัดขึ้นระหว่างวันที่ 2 ถึง 6 ธันวาคม ณ กรุงฮานอย

ภายใต้หัวข้อ “ร่วมกันเราเติบโต - ร่วมกันเราเจริญรุ่งเรือง” งานประจำปีระดับนานาชาติในปีนี้ยังคงตอกย้ำพันธกิจของ VinFuture ในการเชื่อมโยงความรู้ ปลุกเร้าความปรารถนาที่จะให้บริการ และยกระดับตำแหน่งของเวียดนามให้เป็นศูนย์กลางในการส่งเสริมวิทยาศาสตร์และนวัตกรรมในโลก

สัปดาห์นี้ประกอบด้วยกิจกรรมหลัก 7 กิจกรรม ได้แก่ สุนทรพจน์สร้างแรงบันดาลใจ การอภิปรายเรื่องวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต ซีรีส์การสนทนาสำรวจอนาคตของ VinFuture นิทรรศการ "The Touch of Science" พิธีมอบรางวัล VinFuture การแลกเปลี่ยนกับผู้ชนะรางวัล VinFuture 2025 VinUni - Leadership Forum: การประชุมนวัตกรรมการศึกษาระดับสูง

ไฮไลท์ของงานคือพิธีมอบรางวัล VinFuture 2025 ซึ่งจัดขึ้นในช่วงเย็นวันที่ 5 ธันวาคม ณ โรงละครฮว่านเกี๋ยม (ฮานอย) งานนี้เป็นการยกย่องผลงานทางวิทยาศาสตร์อันโดดเด่นที่สร้างผลกระทบเชิงบวกและยั่งยืนต่อผู้คนนับล้าน หรืออาจถึงหลายพันล้านคนทั่วโลก

ปีนี้รางวัลจะมอบให้กับผลงานที่สะท้อนถึงคุณค่าของ "ร่วมกันเราเติบโต - ร่วมกันเราเจริญรุ่งเรือง" ต่อมวลมนุษยชาติ ตามธีมที่ได้กำหนดไว้ โดยยืนยันถึงพันธกิจของ VinFuture ในการยกย่องสติปัญญา เผยแพร่ความมีมนุษยธรรม และรับใช้ชีวิต

ที่มา: 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