Вчений, що має понад 140 патентів, розкриває природний принцип, який допомагає створювати OLED-технології

(Ден Трі) - Від фотосинтезу до квантових сенсорів, шлях органічних напівпровідників показує, як природа надихає на технологічний прогрес.

Професор сер Річард Генрі Френд, голова Ради премії VinFuture, провів академічний обмін зі студентами Ханойського університету науки і технологій у рамках наукового семінару «Інновації та органічні напівпровідники».

Тут він ділиться своїм шляхом, що триває понад три десятиліття, та розповідає, чому ця галузь відкриває новий напрямок для матеріалознавства.

Професор сер Річард Генрі Френд розповідає студентам Ханойського університету науки і технологій (Фото: Медіацентр).

Шлях відкриття органічних напівпровідників

На початку своєї доповіді професор Френд розповів про свою багаторічну дослідницьку подорож з органічними напівпровідниками. Він наголосив, що наука — це завжди галузь, повна сюрпризів, і ніколи не закінчується кількома сторінками підручника.

«Світ науки завжди сповнений сюрпризів. Іноді, коли читаєш підручники, думаєш, що все вже вирішено, але насправді це лише вигадка. Коли ти зайдеш у лабораторію, то побачиш, що ще є безліч речей, які потрібно вивчити», – поділився професор.

За словами професора Френда, однією з важливих віх стала стаття, опублікована 35 років тому в журналі Nature, яка заклала основу для галузі органічних світлодіодів.

З цього початку дослідницькі групи по всьому світу поступово перетворили ідею використання органічних молекул як джерел світла на технологію OLED-екранів, яка сьогодні з'являється в незліченній кількості смартфонів і телевізорів.

«Коли ви вмикаєте смартфон, світло, яке ви бачите, виходить від маленьких діодів, виготовлених не з кремнію чи галію, а з органічних молекул. Це стало великим сюрпризом, адже ми зазвичай не вважаємо органічні молекули напівпровідниками», – пояснює він.

Зі своїх спостережень за життям професор Френд пов'язав це з природою. Листя зелене, тому що воно поглинає сонячне світло та перетворює його на хімічну енергію. Під час фотосинтезу, коли фотон поглинається, електрон видаляється з початкового положення, і залишається дірка.

За його словами, це прототип електронного пристрою, найменший сонячний елемент у природі.

Під час технічної дискусії професор Френд ознайомив студентів зі структурою органічних транзисторів та концепцією світловипромінюючих транзисторів. Цей пристрій дозволяє одночасно вводити позитивні та негативні заряди в канал, де вони зустрічаються, створюючи збуджений стан та випромінюючи світло.

Експериментальні результати показують, що електрони та дірки можуть рухатися на певні відстані в органічних напівпровідниках, достатні для створення реальних електронних компонентів.

Навчання у рослин розробці органічних сонячних елементів

Велика кількість студентів Ханойського університету науки і технологій прослухала виступ вченого світового класу (Фото: Медіацентр).

Від природного фотосинтезу професор Френд перевів студентів до іншої сфери застосування: органічних сонячних елементів. Він описав, як зелені рослини вловлюють світло за допомогою молекулярних антенних систем, передають енергію до реакційного центру, а потім розділяють заряди.

Вчені моделюють цей принцип за допомогою структури об'ємного гетеропереходу. У ній змішуються два типи матеріалів: один, який любить приймати електрони, і інший, який любить приймати дірки. Переплетення створює численні межі, що полегшує розділення зарядів.

Завдяки цій матеріальній стратегії, ефективність органічних сонячних елементів швидко зросла за останні 10 років. За словами професора Френда, органічні акумуляторні системи зараз досягли понад 20%, наближаючись до ефективності комерційних кремнієвих елементів.

Перевагами цієї технології є низькі витрати на матеріали, можливість друку на великих площах та потенціал для виготовлення гнучких панелей, які можна монтувати на різноманітні поверхні.

Нові напрямки від матеріалів з вільними радикалами та квантових сенсорів

В останні роки група професора Френда зосередилася на новому підході до зменшення втрат енергії, спричинених триплетним станом.

Вони працювали з вільними радикалами, які являють собою молекули з непарним спіном. Замість того, щоб дозволити вільним радикалам стати реактивними та дестабілізованими, команда знайшла спосіб стабілізувати їх у кристалічній решітці.

Ще одне цікаве відкриття було зроблено з молекулярними системами з двома спінами, які називаються бірадикалами. Команда дослідників продемонструвала, що навіть дуже мале магнітне поле може суттєво змінити колір або інтенсивність випромінюваного світла.

Професор Френд розглядає це як рідкісний квантовий ефект, який можна використовувати за допомогою простих експериментальних умов.

За його словами, це явище відкриває перспективи для нових біосенсорів. За допомогою лише одного типу флуоресцентного барвника, чутливого до магнітних полів у дуже малому масштабі, вчені можуть контролювати процеси в біологічних зразках з більшою точністю, тим самим підтримуючи медичну діагностику.

Можливості для інноваційної екосистеми у В'єтнамі

Окрім професора Френда, у семінарі також взяла участь докторка Джейшрі Сет, науковиця з корпорації 3M та членка попереднього комітету премії VinFuture. Той факт, що всесвітньо відомі вчені безпосередньо взаємодіють зі студентами, вважається цінною можливістю для молодої дослідницької спільноти.

Доктор Джейшрі Сет вважає, що вчені повинні допомогти громадськості побачити, що наука присутня в кожному аспекті життя (Фото: Медіацентр).

Доцент Хюїнь Данг Чінь, віце-президент Ханойського університету науки і технологій, наголосив на важливості заходу, оскільки він сприяє просуванню екосистеми досліджень та інновацій навчального закладу та В'єтнаму.

«Школа сподівається, що такі академічні обміни надихнуть студентів на нові наукові амбіції та водночас відкриють шляхи для співпраці між дослідницькими групами Політехнічного інституту та вітчизняними й іноземними партнерами», – наголосив пан Чінх.

Вступне слово виголосив доцент Хюїнь Данг Чінь, віце-президент Ханойського університету науки і технологій (Фото: Медіацентр).

Ці розповіді з перших вуст від вченого світового рівня про його шлях від лабораторії до повсякденних технологій показують, що матеріалознавство — це не далека галузь. Науці ще багато чого потрібно відкрити, і кожне покоління молодих дослідників має можливість створювати нові горизонти для майбутнього.

Тиждень науки і технологій VinFuture 2025, що проходитиме з 2 по 6 грудня в Ханої.

Під гаслом «Разом ми зростаємо – Разом ми процвітаємо» цьогорічна серія щорічних міжнародних заходів продовжує підтверджувати місію VinFuture щодо об’єднання знань, пробуджуючи бажання служити та підвищуючи позиції В’єтнаму як центру просування науки та інновацій у світі.

Тиждень включає 7 основних заходів: натхненні промови, дискусія «Наука для життя»; серія діалогів про дослідження майбутнього VinFuture; виставка «Дотик науки», церемонія нагородження VinFuture; обмін думками з лауреатами премії VinFuture 2025; VinUni – форум лідерства: конференція з інновацій у вищій освіті.

Кульмінацією заходу стала церемонія нагородження VinFuture 2025, яка відбулася ввечері 5 грудня в театрі Хоан Кієм (Ханой). Це захід, присвячений вшануванню видатних наукових праць, які мали позитивний та сталий вплив на мільйони, навіть мільярди людей у ​​всьому світі.

Цього року нагороду буде присуджено роботам, які несуть цінність «Разом ми зростаємо – Разом ми процвітаємо» для людства, як зазначено в темі, підтверджуючи місію VinFuture щодо шанування інтелекту, поширення людяності та служіння життю.

Джерело: 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