Forskere indkapsler kvanteprikker i salt

Det er almindeligt kendt, at nedsænkning af et skrællet æble i saltvand forhindrer oxidation og brunfarvning, men vidste du, at saltvand også kan beskytte skrøbelige quantum dot (QD) materialer? Et forskerhold ledet af prof. Chen Hsueh-Shih fra afdelingen for materialevidenskab og teknik ved National Tsing Hua University i Taiwan har for nylig udviklet verdens første inkjet-teknik til at bruge saltvand til at indkapsle QD-materialer, som ikke kun modstår vand- og iltkorrosion, men kan også printes ensartet som en fleksibel plastikfilm på et mikro LED-array til brug i højopløselige bøjelige skærme til mobiltelefoner, briller, etc.

For at skabe ultratynde og bøjelige skærme med højere opløsning, højere lysstyrke, og en længere levetid til brug i de briller, der bruges i augmented reality (AR) og virtual reality (VR), og for ure og andre bærbare elektroniske enheder, Æble, Samsung, og andre store panelproducenter har investeret kraftigt i udviklingen af ​​mikro-LED til at erstatte de OLED-skærme, der i øjeblikket er i brug.

At arrangere millioner af mikro-LED'er mindre end 100 μm i størrelse på et substrat giver nogle store vanskeligheder. Ifølge Chen, mange producenter bruger en stemplingsmetode til at flytte millioner af røde, grøn, og blå mikro-LED'er en efter en til substratet, men hvis bare et par chips ikke klæber, skærmen vil blive skæmmet af defekte pixels.

En måde at løse dette problem på er at bruge inkjet-print til at udskrive mikropixel i stedet for at flytte mikro-LED'er, hvilket er mere effektivt og omkostningseffektivt. Imidlertid, når QD-løsningen skubbes ud af inkjetprinteren, konvektion opstår inde i dråberne, skubbe materialet til periferien, efterlader det ujævnt fordelt, med en lysere farve i midten og en mørkere farve i periferien, ligner i udseende det såkaldte "kaffering-fænomen", der ses i en dråbe kaffe, der falder ned på en lys overflade.

Ved at tilsætte saltvand (en natriumchloridopløsning) til QD-opløsningen, Chens forskerhold har med succes indkapslet QD'erne, som blev til krystaller, hvad Chen beskriver som "at gribe fat i kvanteprikkerne og kondensere dem til ensartet fordelte prikker." Disse indkapslede QD'er er også mere stabile og korrosionsbestandige, som æbler opblødt i saltvand.

Teammedlemmet, der kom på ideen om at gennemvæde kvanteprikkerne i saltvand, var Dr. Ho Shih-Jung, også af Institut for Materialevidenskab og Engineering ved National Tsing Hua University. Han observerede fra mikrofotografier, at QD-materiale uden tilsat saltvand spredes i uregelmæssige former, når det skubbes ud fra en inkjet-printer, men ved at tilsætte saltvand, de krymper gradvist og konvergerer til ensartede og smukke krystaller.

Ifølge Ho, tilsætning af saltvand til QD-opløsningen gør det også muligt at sprøjte mindre dråber, forklarer, at dråbestørrelsen på nuværende QD-printere er omkring 30 μm til 50 μm, men ved at tilsætte saltvand kan størrelsen reduceres til så lille som 3,7 μm, som er omkring 1/20 af diameteren af ​​et menneskehår, derfor den bedre opløsning.

Denne innovative forskning er blevet offentliggjort i et nyligt nummer af ACS anvendte materialer og grænseflader , og det materiale, de har udviklet, er i øjeblikket ved at blive patenteret i USA og Taiwan.