نمایشگرهای مبتنی بر نقطه کوانتومی نسبت به نسل‌های قبلی نمایشگر، مصرف انرژی، روشنایی و خلوص رنگ را بهبود می‌بخشند. یک رویکرد انقلابی مبتنی بر ساختارهای شیمیایی خودسازماندهی راه حلی را ارائه می دهد. تولید و تجزیه و تحلیل این نقاط کوانتومی آبی نوآورانه نیازمند یک روش تصویربرداری پیشرفته است.
اگرچه نمایشگرهای QD-LED اکنون در دسترس هستند، اما این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است و مدل های موجود دارای کاستی های متعددی هستند، به خصوص زیرپیکسل های آبی رنگ. مهمترین زیرپیکسل های آبی رنگ سه رنگ اصلی هستند. تبدیل پایین فرآیندی است که طی آن نور آبی به نور سبز و قرمز تبدیل می شود. بنابراین، نقاط کوانتومی آبی به ویژگی‌های فیزیکی دقیق‌تری نیاز دارند. این اغلب به معنای تولید آبی است نقاط کوانتومی بسیار دشوار و گران است و کیفیت این نقاط برای هر نمایشگری بسیار مهم است.
اما اکنون، گروهی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور ایچی ناکامورا از گروه شیمی دانشگاه دانشگاه توکیو راه حل دارد
پروفسور ایچی ناکامورا از گروه شیمی دانشگاه توکیو گفت: استراتژی‌های طراحی قبلی برای نقاط کوانتومی آبی از بالا به پایین بود، مواد شیمیایی نسبتاً بزرگ را می‌گرفت و آنها را در یک سری فرآیندها قرار می‌داد تا آنها را به چیزی که کار می‌کرد، اصلاح کند. استراتژی ما از پایین به بالا است. ما بر دانش تیم خود در مورد شیمی خودسازماندهی ایجاد کردیم تا مولکول ها را دقیقاً تا زمانی که ساختارهای مورد نظر ما را تشکیل دهند کنترل کنیم. به این فکر کنید که خانه ای را از آجر بسازید تا اینکه از سنگ کنده کاری کنید. دقیق بودن، طراحی آن طور که می خواهید، و کارآمدتر و مقرون به صرفه تر است، بسیار ساده تر است.»
اما نقطه کوانتومی آبی ایجاد شده توسط تیم ناکامورا غیرعادی است نه صرفاً به دلیل نحوه ساخت آن. هنگامی که در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار می گیرد، تقریباً کامل ساطع می کند نور آبی، مطابق با استاندارد بین المللی BT.2020 برای ارزیابی دقت رنگ. این به این دلیل است که نقطه آنها دارای ترکیب شیمیایی خاصی است که هم مواد آلی و هم غیر آلی را ترکیب می کند. پروسکایت سرب، اسید مالیک و اولی آمین. و آنها را فقط می توان از طریق خودسازماندهی به شکل ضروری، مکعبی از 64 اتم سرب، چهار اتم به سمت دیگر، وادار کرد.
ناکامورا گفت:, «به طور شگفت انگیزی، یکی از بزرگترین چالش های ما این بود که اسید مالیک یک قطعه کلیدی از پازل شیمیایی ما است. بیش از یک سال تلاش روشمند برای چیزهای مختلف برای یافتن آن طول کشید. شاید کمتر تعجب آور این باشد که چالش اصلی دیگر ما تعیین ساختار نقطه کوانتومی آبی ما بود. با 2.4 نانومتر، 190 برابر کوچکتر از طول موج نور آبی که می‌خواستیم با آن ایجاد کنیم، ساختار یک نقطه کوانتومی را نمی‌توان با روش‌های معمولی تصویر کرد. بنابراین، ما به یک ابزار تصویربرداری که توسط برخی از تیم ما پیشگام بود، به نام SMART-EM یا همان طور که دوست داریم آن را «شیمی سینمایی» می‌نامیم، روی آوردیم.»
از آنجایی که نقطه کوانتومی آبی نیز بسیار کوتاه مدت است، اگرچه این انتظار می رفت، و تیم اکنون در صدد بهبود پایداری آن با کمک همکاری صنعتی است.
مرجع مجله:
- Olivier JGL Chevalier، Takayuki Nakamuro، Wataru Sato، Satoru Miyashita، Takayuki Chiba، Junji Kido، Rui Shang، Eiichi Nakamura، "سنتز دقیق و تجزیه و تحلیل اتمی نقاط کوانتومی آبی عمیق ساخته شده از طریق خود سازماندهی،" مجله انجمن شیمی آمریکا: 8 نوامبر 2022، DOI: 10.1021/jacs.2c08227.
