پژوهشگران دانشگاه ملی سئول با معرفی روشی نوین برای تولید انبوه نانوکریستالهای پرُوسکایتی با خلوص رنگی بیسابقه، مانعی اساسی در مسیر تجاریسازی نمایشگرهای نسل آینده را برطرف کردند؛ دستاوردی که بدون نیاز به دمای بالا، خلأ یا تجهیزات گازی پیچیده، کیفیت آزمایشگاهی را در مقیاس صنعتی حفظ میکند.
با تولید انبوه پرُوسکایتها، کره ای ها بازار تلویزیون را تغییر میدهند
تیمی پژوهشی به سرپرستی پروفسور تهوو لی در دانشگاه ملی سئول (Seoul National University) موفق شده است فناوری تازهای برای تولید انبوه نانوکریستالهای پرُوسکایتی با خلوص رنگی فوقالعاده بالا توسعه دهد؛ موادی که هسته اصلی نمایشگرهای نسل آینده به شمار میروند. نتایج این پژوهش در ۱۸ فوریه ۲۰۲۶ در نشریه معتبر نیچر (Nature) منتشر شد و نشان داد بازده کوانتومی فوتولومینسانس (Photoluminescence Quantum Yield) یا همان پیالکیووای (PLQY) صددرصدی میتواند از مقیاس آزمایشگاهی تا تولید صنعتی حفظ شود.
در سالهای اخیر، کلانروند بازار نمایشگرها بر خلق «تجربه بصری فراگیر» متمرکز بوده است؛ تجربهای که میکوشد تصاویر را با همان طراوت و گستره رنگی که چشم انسان درک میکند، بازآفرینی کند. برای تحقق این هدف، نمایشگرها باید از طیف رنگی گستردهتری پشتیبانی کنند و به استاندارد رک. ۲۰۲۰ (Rec. 2020) دست یابند؛ استانداردی که در مقایسه با استاندارد رایج دیسیآی-پی۳ (DCI-P3) حدود ۴۰ درصد گستره رنگی وسیعتری ارائه میدهد.
با این حال، گسیلندههای آلی و نقاط کوانتومی موجود، بهترتیب با پهنای نیمهبیشینه کامل ۵۰ و ۳۰ نانومتر، با محدودیتی بنیادی در دستیابی به این استاندارد سختگیرانه روبهرو هستند. در مقابل، گسیلندههای پرُوسکایتی با پهنای نیمهبیشینه حدود ۲۰ نانومتر، تنها گزینه عملی برای برآوردهکردن الزامات رک. ۲۰۲۰ به شمار میآیند. خلوص رنگی بالا، ویژگیهای نوری و الکترونیکی ممتاز و هزینه مواد نسبتاً پایین، این ترکیبات را به گزینهای پیشرو برای تلویزیونهای وضوحفوقالعاده و کاربردهای فراگیر آینده همچون واقعیت افزوده و واقعیت مجازی بدل کرده است.
پروفسور تهوو لی طی یک دهه گذشته از چهرههای برجسته جهانی در حوزه دیودهای نورگسیل پرُوسکایتی (Perovskite Light-Emitting Diodes) یا همان پیایالایدی (PeLED) بوده است. این گروه در سال ۲۰۱۴ هشت پتنت بنیانگذارانه در زمینه گسیلندههای پرُوسکایتی به ثبت رساند. یک سال بعد، آنها با افزایش بازده کوانتومی خارجی (External Quantum Efficiency) یا ایکیوئی (EQE) از ۰.۱ درصد به ۸.۵۳ درصد، جهشی چشمگیر رقم زدند؛ دستاوردی که در نشریه ساینس (Science) منتشر شد و نام این پژوهشگر را در جایگاه یکی از پیشگامان این حوزه تثبیت کرد.
روند پیشرفتها به همینجا ختم نشد. تیم او توانست بازده کوانتومی خارجی را از مرز ۲۰ درصد ــ آستانهای که برای تجاریسازی حیاتی تلقی میشود ــ فراتر ببرد و در سال ۲۰۲۲ همزمان به بازده نزدیک به حد نظری ۲۸.۹ درصد و طول عمر عملیاتی حدود ۳۰ هزار ساعت دست یابد؛ موفقیتی که قابلیت تجاری این فناوری را بهطور چشمگیری افزایش داد.
فراتر از دستاوردهای دانشگاهی، پروفسور لی از طریق شرکت دانشبنیان اسان دیسپلی (SN Display Co., Ltd.) که خود بنیان نهاده، روند تجاریسازی این فناوری را شتاب بخشیده است. این شرکت هر سال نمونههای اولیه نمایشگرهای مبتنی بر پرُوسکایت را در نمایشگاههای بزرگ بینالمللی از جمله سیایاس (Consumer Electronics Show) در ایالات متحده و کنگره جهانی موبایل (Mobile World Congress) در اسپانیا به نمایش گذاشته است. در رویداد سیایاس ۲۰۲۶، اسان دیسپلی موفق به دریافت جایزه نوآوری شد؛ نخستین باری که حوزه گسیلندههای پرُوسکایتی چنین افتخاری را کسب میکند.
در این پژوهش تازه، تیم دانشگاه ملی سئول روشی جدید موسوم به «تزریق سرد» را پیشنهاد کرده است که محدودیتهای روشهای پیشین تولید نانوکریستالهای پرُوسکایتی را برطرف میکند. تاکنون تولید نانوکریستالهای باکیفیت عمدتاً از طریق روش «تزریق داغ» انجام میشد؛ روشی که در آن مواد اولیه به محلولی با دمای بالاتر از ۱۵۰ درجه سانتیگراد تزریق میشوند و به تجهیزات دمای بالا، محیط خلأ و سامانههای گازی ویژه نیاز دارد.
روش تازه، بدون اتکا به دمای بالا یا زیرساختهای پیچیده، امکان سنتز در مقیاسهای بزرگ ــ از جمله راکتورهای ۲۰ لیتری ــ را فراهم کرده و در عین حال، کیفیت نوری و خلوص رنگی را در سطحی ممتاز حفظ میکند. افزون بر این، پژوهشگران در جریان این کار، سازوکار سنتز ناشناختهای را نیز شناسایی کردند که میتواند درک علمی از رشد بلورها و کنترل دقیق ویژگیهای نوری را ارتقا دهد.
این تحول میتواند صنعت نمایشگر را وارد مرحلهای تازه کند؛ مرحلهای که در آن، تولید انبوه مواد با خلوص رنگی بسیار بالا نهتنها در آزمایشگاه، بلکه در مقیاس صنعتی و با هزینه منطقی امکانپذیر است. اگر این مسیر با موفقیت ادامه یابد، نمایشگرهای آینده با رنگهایی زندهتر، دقیقتر و نزدیکتر به ادراک طبیعی چشم انسان، بهزودی از آزمایشگاهها به خانهها راه خواهند یافت.
