Nieuwe blauwe quantum dot-technologie kan leiden tot energiezuinigere schermen

Quantum dots zijn kristallen op nanoschaal die licht van verschillende kleuren kunnen uitstralen. Quantum-dot-gebaseerde projectoren beloven een grotere energie-efficiëntie, helderheid en kleurgetrouwheid dan eerdere generaties beeldschermen. Van de drie kleuren die doorgaans nodig zijn om kleurenafbeeldingen weer te geven – rood, groen en blauw – blijkt de laatste moeilijk te reproduceren.

Een nieuwe methode gebaseerd op zelfregulering chemische structuren Biedt een oplossing en de nieuwste beeldtechnologie om deze nieuwe blauwe kleuren te visualiseren kwantumstippen Ze bleken essentieel voor hun creatie en analyse.

Als u goed naar het scherm van uw apparaat kijkt, ziet u mogelijk de afzonderlijke afbeeldingselementen, de pixels, waaruit de afbeelding bestaat. Pixels kunnen in bijna elke kleur verschijnen, maar ze zijn eigenlijk niet het kleinste element op je scherm, omdat ze meestal bestaan ​​uit de subpixels rood, groen en blauw. De variërende dichtheid van deze subpixels geeft individuele pixels het uiterlijk van een enkele kleur uit een palet van miljarden.

De onderliggende technologie achter subpixels is geëvolueerd sinds de dagen van de vroege kleurentelevisie en er zijn nu een aantal mogelijke opties. Maar de volgende grote sprong zullen waarschijnlijk de zogenaamde quantum dot light-emitting diodes of QD-LED’s zijn.

Er bestaan ​​al schermen op basis van QD-LED’s, maar de technologie bevindt zich nog in een volwassen stadium en de huidige opties hebben enkele nadelen, vooral met betrekking tot de blauwe subpixels erin. Van de drie primaire kleuren zijn blauwe subpixels de belangrijkste. Via een proces dat bodemtransformatie wordt genoemd, blauw licht Het wordt gebruikt om groen en rood licht te genereren. Om deze reden hebben blauwe kwantumstippen strikt gecontroleerde fysieke parameters nodig.

Dit betekent vaak dat blauwe kwantumdots erg complex en duur zijn om te produceren, en dat hun kwaliteit een kritische factor is bij elke weergave. Maar nu heeft een team van onderzoekers onder leiding van professor Ichi Nakamura van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Tokyo een oplossing bedacht.

“Eerdere ontwerpstrategieën voor blauwe kwantumstippen waren top-down, waarbij relatief grote chemicaliën werden gebruikt en een reeks processen werden doorlopen om ze te verbeteren tot iets dat werkt”, zei Nakamura.

“Onze strategie is bottom-up. We hebben voortgebouwd op de kennis van ons team over zelfregulerende chemie om moleculen nauwkeurig te controleren, zodat ze de structuren vormen die we willen. Zie het als het bouwen van een bakstenen huis in plaats van er een uit steen te hakken. Het is veel gemakkelijker om precies te zijn, ontwerp zoals u dat wilt. Het is efficiënter en ook nog eens kosteneffectiever.”

Maar het is niet alleen de manier waarop het team van Nakamura de blauwe kwantumstip produceerde die uniek is; Bij blootstelling aan ultraviolet licht produceert het bijna perfect blauw licht, volgens de International Standard for Measurement of Color Accuracy, bekend als BT.2020. Dit komt door de unieke chemische samenstelling van de punt, die een hybride is van organische en anorganische verbindingen, waaronder loodperovskiet, appelzuur en oleamine. en alleen door zelfregulering Kan het in de gewenste vorm worden gebracht, een kubus van 64 loodatomen, vier aan één kant.

“Verrassend genoeg was een van onze grootste uitdagingen het ontdekken dat appelzuur een essentieel onderdeel was van onze chemische puzzel. Het duurde meer dan een jaar om systematisch verschillende dingen te proberen om het te vinden,” zei Nakamura.

“Misschien het minst verrassend, was een andere grote uitdaging waarmee we werden geconfronteerd, het definiëren van onze eigen blauwe kwantumpuntstructuur. Met 2,4 nanometer, 190 keer kleiner dan de golflengte van blauw licht dat we wilden creëren, kan de kwantumpuntstructuur niet met conventionele middelen worden afgebeeld. Daarom kan we wendden ons tot een bestand fotografie tool Gepionierd door een deel van ons team, bekend als SMART-EM, of “Cinematic Chemistry”, zoals we het graag noemen.

Filmische chemie is een evolutie van elektronenmicroscopie die dichter bij het opnemen van een video staat dan bij het vastleggen van een stilstaand beeld. Om de details van de blauwe kwantumpuntstructuur vast te leggen, is dit nodig, omdat het nanokristal behoorlijk dynamisch is, dus elke een foto Het is maar een klein deel van haar verhaal. Helaas is de blauwe kwantumdot ook van korte duur, hoewel dit werd verwacht, en het team streeft nu naar verbetering van de stabiliteit met behulp van industriële samenwerking.