I display basati su Quantum Dot offrono un migliore risparmio energetico, luminosità e purezza del colore rispetto alle generazioni di display precedenti. Un approccio rivoluzionario basato su strutture chimiche auto-organizzanti fornisce un rimedio. La produzione e l'analisi di questi innovativi punti quantici blu hanno richiesto una metodologia di imaging all'avanguardia.
Sebbene i display QD-LED siano ora disponibili, la tecnologia è ancora nelle fasi iniziali e i modelli disponibili presentano diversi difetti, in particolare i subpixel blu. I subpixel blu più significativi sono quelli dei tre colori primari. La down-conversion è il processo mediante il quale la luce blu viene convertita in luce verde e rossa. I punti quantici blu necessitano quindi di caratteristiche fisiche regolate in modo più preciso. Ciò significa spesso che la produzione di blu punti quantici è estremamente difficile e costoso e che la qualità di questi punti è fondamentale per qualsiasi display.
Ma ora, un gruppo di scienziati sotto la direzione del professor Eiichi Nakamura del Dipartimento di Chimica dell'Università Università di Tokyo ha una soluzione.
Il professor Eiichi Nakamura del Dipartimento di Chimica dell’Università di Tokyo ha affermato: “Le precedenti strategie di progettazione per i punti quantici blu erano molto top-down, prendendo sostanze chimiche relativamente grandi e sottoponendole a una serie di processi per perfezionarle in qualcosa che funzionasse. La nostra strategia è dal basso verso l’alto. Ci siamo basati sulla conoscenza del nostro team sulla chimica auto-organizzante per controllare le molecole con precisione finché non formano le strutture che desideriamo. Pensatelo come costruire una casa in mattoni piuttosto che scolpirne una nella pietra. È molto più facile essere precisi, progettare nel modo desiderato ed è più efficiente ed economico”.
Ma il punto quantico blu creato dal team di Nakamura è insolito non solo per il modo in cui è stato realizzato; se esposto alle radiazioni ultraviolette, emette quasi perfetto luce blu, in conformità con lo standard internazionale BT.2020 per la valutazione dell'accuratezza del colore. Questo perché il loro punto ha una composizione chimica speciale che combina sostanze sia organiche che inorganiche, come perovskite di piombo, acido malico e oleilammina. E possono essere forzati nella forma necessaria, un cubo di 64 atomi di piombo, quattro per lato, solo attraverso l'autorganizzazione.
Nakamura disse, “Sorprendentemente, una delle nostre maggiori sfide è stata scoprire che l’acido malico era un pezzo chiave del nostro puzzle chimico. Ci è voluto più di un anno per provare metodicamente cose diverse per trovarlo. Forse meno sorprendente è che l’altra nostra sfida principale fosse determinare la struttura del nostro punto quantico blu. Con una dimensione di 2.4 nanometri, 190 volte più piccola della lunghezza d'onda della luce blu che abbiamo cercato di creare, la struttura di un punto quantico non può essere riprodotta con mezzi convenzionali. Quindi, ci siamo rivolti a uno strumento di imaging sperimentato da alcuni membri del nostro team noto come SMART-EM, o “chimica cinematografica” come ci piace chiamarla”.
Poiché anche il punto quantico blu ha una vita piuttosto breve, sebbene fosse previsto, il team ora mira a migliorarne la stabilità con l’aiuto della collaborazione industriale.
Riferimento della Gazzetta:
- Olivier J. G. L. Chevalier, Takayuki Nakamuro, Wataru Sato, Satoru Miyashita, Takayuki Chiba, Junji Kido, Rui Shang, Eiichi Nakamura, "Sintesi di precisione e analisi atomistica di punti quantici cubici blu profondi realizzati tramite l'auto-organizzazione", Journal of American Chemical Society: 8 novembre 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c08227.
