Các kỹ sư đã phát minh ra chất bán dẫn được làm bằng vật liệu lai linh hoạt mỏng có thể được sử dụng để hiển thị trên các thiết bị điện tử trong tương lai gần.
Các kỹ sư tại các tập đoàn lớn đang quan tâm đến việc thiết kế màn hình hiển thị linh hoạt và có thể gập lại cho thiết bị điện tử thiết bị như máy tính và điện thoại di động. Mục tiêu là một màn hình hiển thị có cảm giác giống như một tờ giấy, tức là có thể uốn cong nhưng cũng có chức năng điện tử. Samsung, một trong những nhà sản xuất điện thoại di động lớn nhất thế giới rất có thể sẽ sớm tung ra thị trường một chiếc điện thoại di động linh hoạt. Họ đã phát triển một cách linh hoạt hữu cơ Tấm điốt phát sáng (OLED) có bề mặt không thể phá vỡ. Nó nhẹ nhưng bền và chắc chắn và có thể chịu được nhiệt độ cao. Tính năng đáng chú ý nhất của nó là màn hình này sẽ không bị vỡ hoặc hư hỏng nếu thiết bị rơi - thách thức lớn nhất mà các nhà thiết kế màn hình điện thoại di động phải đối mặt hiện nay. Màn hình LCD thông thường vẫn tiếp tục hiển thị ngay cả khi bị cong nhưng chất lỏng bên trong nó bị lệch và do đó hình ảnh hiển thị bị méo. Màn hình OLED dẻo mới có thể uốn cong hoặc uốn cong mà không làm biến dạng màn hình, tuy nhiên, nó vẫn sẽ không thể gập lại hoàn toàn. Tính linh hoạt có thể được tăng thêm bằng cách sử dụng các dây nano linh hoạt hơn trong tương lai. Màn hình điốt phát sáng chấm lượng tử linh hoạt hơn do sử dụng tinh thể nano để tạo ra ánh sáng sắc nét chất lượng cao. Màn hình vẫn phải được bọc trong kính hoặc vật liệu khác để bảo vệ.
Vật liệu mới để xây dựng màn hình linh hoạt
Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trong Vật liệu tiên tiến Các kỹ sư của Đại học Quốc gia Australia (ANU) lần đầu tiên đã phát triển được chất bán dẫn làm từ hữu cơ và vật liệu vô cơ có khả năng chuyển đổi điện năng thành ánh sáng một cách hiệu quả. Chất bán dẫn này siêu mỏng và rất linh hoạt khiến nó trở nên độc đáo. Các hữu cơ bộ phận của thiết bị, bộ phận quan trọng của chất bán dẫn có độ dày chỉ bằng một nguyên tử. Phần vô cơ cũng nhỏ, dày khoảng hai nguyên tử. Vật liệu này được chế tạo bằng một quy trình gọi là 'lắng đọng hơi hóa học', tương tự như xây dựng cấu trúc 3 chiều từ mô tả 2D. Chất bán dẫn không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nó nằm giữa các điện cực vàng trên một con chip có kích thước 1cm x 1cm có một bóng bán dẫn chức năng. Một con chip như vậy có thể chứa hàng nghìn mạch bán dẫn. Điện cực đóng vai trò là điểm đầu vào và đầu ra điện. Sau khi chế tạo được các đặc tính quang điện và điện của vật liệu đã được đặc trưng. Cấu trúc lai này của hữu cơ và các thành phần vô cơ chuyển đổi điện thành ánh sáng, sau đó cung cấp màn hình trên điện thoại di động, tivi và các thiết bị khác. Sự phát xạ ánh sáng được cho là sắc nét hơn và tốt hơn đối với màn hình có độ phân giải cao hơn.
Một vật liệu như vậy có thể được sử dụng trong tương lai gần để làm cho các thiết bị có thể uốn cong - ví dụ như điện thoại di động. Màn hình hoặc màn hình hư hỏng là rất phổ biến trong điện thoại di động và vật liệu này có thể được giải cứu. Với sự phổ biến và nhu cầu sử dụng điện thoại thông minh với màn hình lớn hơn, nhu cầu của giờ là phải có độ bền để màn hình hiển thị không dễ bị trầy xước, vỡ hoặc rơi, v.v. Cấu trúc lai có lợi thế về hiệu quả so với chất bán dẫn truyền thống là làm hoàn toàn bằng silicon. Vật liệu này có thể được sử dụng để chế tạo màn hình cho điện thoại di động, tivi, bảng điều khiển kỹ thuật số, v.v. và có thể chế tạo máy tính vào một ngày nào đó và hoặc làm cho điện thoại di động mạnh như một siêu máy tính. Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu sản xuất chất bán dẫn này trên quy mô lớn hơn để có thể thương mại hóa nó.
Xử lý rác thải điện tử
Ước tính năm 2018 sẽ sản sinh ra tổng cộng gần 50 triệu tấn rác thải điện tử (e-waste) và số lượng sẽ được tái chế rất hạn chế. Rác thải điện tử là các thiết bị điện tử đã hết tuổi thọ sử dụng và cần phải loại bỏ bao gồm máy tính cũ, thiết bị điện tử văn phòng hoặc giải trí, điện thoại di động, tivi, v.v. Lượng rác thải điện tử khổng lồ là mối đe dọa rất lớn đối với môi trường và chắc chắn sẽ gây ra thiệt hại không thể khắc phục được đối với tài nguyên thiên nhiên và môi trường xung quanh chúng ta. Khám phá này là điểm khởi đầu cho việc thiết kế các thiết bị điện tử có hiệu suất cao nhưng được làm từ hữu cơ vật liệu 'sinh học'. Nếu điện thoại di động được làm bằng vật liệu dẻo thì chúng sẽ dễ tái chế hơn. Điều này sẽ cắt giảm lượng rác thải điện tử được tạo ra hàng năm trên toàn cầu.
Tương lai của các thiết bị điện tử có thể gập lại và linh hoạt sẽ rất phấn khởi. Các kỹ sư đã nghĩ đến màn hình có thể cuộn, nơi các thiết bị có thể được cuộn lại như một cuộn. Loại màn hình hiển thị tiên tiến nhất sẽ là loại màn hình có thể gấp, cong hoặc thậm chí nghiền nát như tờ giấy nhưng vẫn có thể tiếp tục hiển thị hình ảnh gọn gàng. Một lĩnh vực khác là việc sử dụng các vật liệu 'auxtetic' trở nên dày hơn khi chúng được kéo căng và có thể hấp thụ các tác động năng lượng cao và tự thiết kế lại để sửa bất kỳ sự biến dạng nào. Những thiết bị như vậy sẽ nhẹ nhưng linh hoạt.
***
Nguồn
Sharma A và cộng sự. 2018. Hiệu quả và Lớp ‐ Bơm Exciton Phụ thuộc qua các Cấu trúc Dị dạng Hữu cơ-Vô cơ Loại I Mỏng Nguyên tử. Vật liệu tiên tiến. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
