Inżynierowie wynaleźli półprzewodnik wykonany z cienkiego, elastycznego materiału hybrydowego, który w niedalekiej przyszłości może być używany do wyświetlaczy urządzeń elektronicznych.
Inżynierowie w dużych korporacjach chcieli zaprojektować składany i elastyczny ekran wyświetlacza dla urządzeń elektronicznych urządzenia jak komputery i telefony komórkowe. Celem jest ekran, który w dotyku będzie przypominał papier, tj. będzie można go zgiąć, ale jednocześnie będzie działał elektronicznie. Samsung, jeden z największych producentów telefonów komórkowych na świecie, najprawdopodobniej wkrótce wprowadzi na rynek elastyczny telefon komórkowy. Opracowali elastyczną organiczny Panel z diodami elektroluminescencyjnymi (OLED) o niezniszczalnej powierzchni. Jest lekki, ale wytrzymały i wytrzymały oraz wytrzymuje wysokie temperatury. Jego najbardziej niezwykłą cechą jest to, że wyświetlacz ten nie pęknie ani nie ulegnie uszkodzeniu w przypadku upadku urządzenia – co jest największym wyzwaniem, przed jakim stają dziś projektanci wyświetlaczy do telefonów komórkowych. Zwykły ekran LCD wyświetla obraz nawet po zgięciu, ale płyn w jego wnętrzu zostaje przesunięty, co powoduje zniekształcenie obrazu. Nowy, elastyczny ekran OLED można wyginać lub zakrzywiać bez zniekształcania wyświetlacza, jednak nadal nie będzie można go całkowicie złożyć. Elastyczność można jeszcze bardziej zwiększyć, stosując w przyszłości bardziej elastyczne nanodruty. Wyświetlacz z diodami elektroluminescencyjnymi z kropkami kwantowymi jest bardziej elastyczny dzięki zastosowaniu nanokryształów do wytwarzania ostrego światła wysokiej jakości. Wyświetlacze nadal muszą być obudowane szkłem lub innym materiałem w celu ochrony.
Nowy materiał do budowy elastycznych ekranów
W ostatnim badaniu opublikowanym w Zaawansowane materiały inżynierowie z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU) po raz pierwszy opracowali półprzewodnik wykonany z organiczny i materiał nieorganiczny, który skutecznie przekształca energię elektryczną w światło. Ten półprzewodnik jest ultracienki i bardzo elastyczny, co czyni go wyjątkowym. The organiczny część urządzenia, ważna część półprzewodnika ma grubość tylko jednego atomu. Część nieorganiczna jest również niewielka, ma grubość około dwóch atomów. Materiał skonstruowano w procesie zwanym „chemicznym osadzaniem z fazy gazowej”, podobnym do budowania trójwymiarowej struktury na podstawie opisu 3D. Półprzewodnika nie widać gołym okiem, spoczywa pomiędzy złotymi elektrodami na chipie o wymiarach 2cm x 1cm wyposażonym w funkcjonalny tranzystor. Jeden taki układ może pomieścić tysiące obwodów tranzystorowych. Elektroda służy jako punkt wejściowy i wyjściowy energii elektrycznej. Po skonstruowaniu scharakteryzowano właściwości optoelektroniczne i elektryczne materiału. Ta hybrydowa struktura organiczny i składniki nieorganiczne przekształcają energię elektryczną w światło, które następnie jest wyświetlane na telefonach komórkowych, telewizorach i innych urządzeniach. Emisja światła jest ostrzejsza i lepsza w przypadku wyświetlaczy o wyższej rozdzielczości.
Taki materiał może być wykorzystany w niedalekiej przyszłości do zginania urządzeń – np. telefonów komórkowych. Uszkodzenia ekranu lub wyświetlacza są bardzo powszechne w telefonach komórkowych i ten materiał może przyjść z pomocą. Wraz z rosnącą popularnością i zapotrzebowaniem na smartfony z większymi ekranami, potrzeba godziny musi mieć wytrzymałość, aby wyświetlacz nie był podatny na zarysowania, pęknięcia, upadki itp. Hybrydowa konstrukcja przewyższa pod względem wydajności tradycyjne półprzewodniki, które są wykonany w całości z silikonu. Materiał ten może być wykorzystany do budowy ekranów do telefonów komórkowych, telewizji, konsol cyfrowych itp. i być może pewnego dnia do zbudowania komputerów i/lub uczynienia telefonu komórkowego tak mocnego jak superkomputer. Naukowcy już pracują nad produkcją tego półprzewodnika na większą skalę, aby można go było skomercjalizować.
Walka z odpadami elektronicznymi
Szacuje się, że w 2018 roku zostanie wyprodukowanych łącznie prawie 50 milionów ton odpadów elektronicznych (e-odpadów), a bardzo ograniczona ilość zostanie poddana recyklingowi. Elektroodpady to urządzenia i sprzęt elektroniczny, którego żywotność dobiegła końca i należy go wyrzucić, w tym stare komputery, elektroniczny sprzęt biurowy lub rozrywkowy, telefony komórkowe, telewizory itp. Ogromna ilość elektroodpadów stanowi ogromne zagrożenie dla środowiska i z pewnością spowoduje nieodwracalne szkody w naszych zasobach naturalnych i otoczeniu. Odkrycie to stanowi punkt wyjścia do projektowania urządzeń elektronicznych charakteryzujących się wysoką wydajnością, ale z których są wykonane organiczny materiały „bio”. Gdyby telefony komórkowe były wykonane z elastycznego materiału, łatwiej byłoby je poddać recyklingowi. Pozwoli to ograniczyć ilość elektroodpadów wytwarzanych co roku na całym świecie.
Przyszłość składanych i elastycznych urządzeń elektronicznych będzie bardzo ciekawa. Inżynierowie już myślą o zwijanych wyświetlaczach, na których urządzenia można zwijać jak zwój. Najbardziej zaawansowany rodzaj ekranu to taki, który może się składać, wyginać, a nawet zgniatać jak papier, ale może nadal wyświetlać schludne obrazy. Innym obszarem jest zastosowanie materiałów „auxtetycznych”, które stają się grubsze podczas rozciągania i które mogą pochłaniać uderzenia o dużej energii i samoregulować się, aby skorygować wszelkie zniekształcenia. Takie urządzenia byłyby lekkie, ale elastyczne.
***
{Możesz przeczytać oryginalną pracę naukową, klikając link DOI podany poniżej na liście cytowanych źródeł}
Źródło (s)
Sharma A i in. 2018. Wydajne i zależne od warstwy pompowanie ekscytonów przez atomowo cienkie organiczno-nieorganiczne heterostruktury typu I. Zaawansowane materiały. 30 ust. 40.
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
