Дисплеи на основе квантовых точек обеспечивают улучшенную экономию энергии, яркость и чистоту цвета по сравнению с дисплеями предыдущих поколений. Революционный подход, основанный на самоорганизующихся химических структурах, предлагает решение. Производство и анализ этих инновационных синих квантовых точек потребовали современной методологии визуализации.
Хотя дисплеи QD-LED уже доступны, технология все еще находится на ранней стадии, и доступные модели имеют ряд недостатков, в частности, синие субпиксели. Наиболее значимые синие субпиксели — это субпиксели трех основных цветов. Понижающее преобразование — это процесс, посредством которого синий свет преобразуется в зеленый и красный свет. Следовательно, синие квантовые точки нуждаются в более точно регулируемых физических характеристиках. Это часто означает, что производство синего квантовые точки чрезвычайно сложно и дорого, и качество этих точек имеет решающее значение для любого дисплея.
Но теперь группа ученых под руководством профессора Эйити Накамура с кафедры химии Токийский университет имеет решение.
Профессор Эйити Накамура с химического факультета Токийского университета сказал: «Предыдущие стратегии разработки синих квантовых точек были нисходящими: брали относительно большие химические вещества и подвергали их серии процессов, чтобы превратить их во что-то, что работало. Наша стратегия – снизу вверх. Мы использовали знания нашей команды в области химии самоорганизации, чтобы точно контролировать молекулы до тех пор, пока они не сформируют нужные нам структуры. Думайте об этом как о строительстве дома из кирпичей, а не о высечении его из камня. Гораздо проще быть точным, проектировать так, как вы хотите, и это более эффективно и экономично».
Но синяя квантовая точка, созданная командой Накамуры, необычна не только из-за того, как она была создана; под воздействием ультрафиолета излучает почти идеально синий свет, в соответствии с международным стандартом оценки точности цветопередачи BT.2020. Это связано с тем, что их точка имеет особый химический состав, сочетающий в себе как органические, так и неорганические вещества, такие как свинцовый перовскит, яблочная кислота и олеиламин. А придать им необходимую форму — куб из 64 атомов свинца, по четыре на сторону, — можно только посредством самоорганизации.
Накамура — сказал, «Удивительно, но одной из наших самых больших проблем было обнаружение того, что яблочная кислота является ключевой частью нашей химической головоломки. Чтобы найти его, потребовалось больше года, методично пробуя разные вещи. Возможно, менее удивительным является то, что нашей другой главной задачей было определение структуры нашей синей квантовой точки. При размере 2.4 нанометра, что в 190 раз меньше длины волны синего света, который мы пытались создать с его помощью, структуру квантовой точки невозможно отобразить обычными средствами. Итак, мы обратились к инструменту визуализации, впервые разработанному некоторыми из нашей команды, известному как SMART-EM, или «кинематографическая химия», как мы любим его называть».
Поскольку синяя квантовая точка также живет недолго, хотя этого и следовало ожидать, и теперь команда стремится улучшить ее стабильность с помощью промышленного сотрудничества.
Справочник журнала:
- Оливье Ж.Г.Л. Шевалье, Такаюки Накамуро, Ватару Сато, Сатору Мияшита, Такаюки Чиба, Дзюнджи Кидо, Руи Шан, Эйити Накамура, «Прецизионный синтез и атомистический анализ темно-синих кубических квантовых точек, полученных посредством самоорганизации», Журнал Американского химического общества: 8 ноября 2022 г., DOI: 10.1021/jacs.2c08227.
