Wetenschappers kapselen kwantumstippen in zout in

Het is algemeen bekend dat het onderdompelen van een geschilde appel in zout water oxidatie en bruin worden voorkomt, maar wist je dat zout water ook kwetsbare quantum dot (QD) -materialen kan beschermen? Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Chen Hsueh-Shih van het Department of Materials Science & Engineering aan de National Tsing Hua University in Taiwan heeft onlangs ’s werelds eerste inkjettechniek ontwikkeld voor het gebruik van zout water om QD-materialen in te kapselen, die niet alleen bestand is tegen corrosie door water en zuurstof , maar kan ook uniform worden afgedrukt als een flexibele plastic film op een micro LED-array voor gebruik in buigbare schermen met hoge resolutie voor mobiele telefoons, brillen, enz.

Om ultradunne en buigbare schermen te maken met een hogere resolutie, hogere helderheid en een langere levensduur voor gebruik in de bril die wordt gebruikt in augmented reality (AR) en virtual reality (VR), en voor horloges en andere draagbare elektronische apparaten, Apple , Samsung en andere grote paneelfabrikanten hebben zwaar geïnvesteerd in de ontwikkeling van micro-LED’s ter vervanging van de OLED-schermen die momenteel in gebruik zijn.

Het plaatsen van miljoenen micro-LED’s van minder dan 100 μm op een substraat levert enkele grote problemen op. Volgens Chen gebruiken veel fabrikanten een stempelmethode om miljoenen rode, groene en blauwe micro-LED’s één voor één naar het substraat te verplaatsen, maar als slechts een paar chips niet blijven plakken, wordt het scherm ontsierd door defecte pixels. .

Een manier om dit probleem op te lossen, is door inkjetprinten te gebruiken om micropixels af te drukken in plaats van bewegende micro-LED’s, wat efficiënter en kosteneffectiever is. Wanneer de QD-oplossing echter uit de inkjetprinter wordt uitgeworpen, vindt convectie plaats in de druppeltjes, waardoor het materiaal naar de omtrek wordt geduwd, waardoor het ongelijkmatig wordt verdeeld, met een lichtere kleur in het midden en een donkerdere kleur aan de omtrek, vergelijkbaar met het zogenaamde “koffieringfenomeen” dat wordt waargenomen in een druppel koffie die op een licht oppervlak valt.

Door zout water (een natriumchloride-oplossing) aan de QD-oplossing toe te voegen, heeft het onderzoeksteam van Chen met succes de QD’s ingekapseld, die zich vormden tot kristallen, wat Chen beschrijft als ‘de kwantumstippen vastpakken en ze verdichten tot gelijkmatig verdeelde stippen’. Deze ingekapselde QD’s zijn ook stabieler en corrosiebestendig, net als appels die in zout water zijn gedrenkt.

Het teamlid dat op het idee kwam om de kwantumstippen in zout water te laten weken, was Dr. Ho Shih-Jung, ook van de afdeling Materiaalkunde en Engineering aan de National Tsing Hua University. Hij observeerde op microfoto’s dat QD-materiaal zonder toegevoegd zout water in onregelmatige vormen verstrooit wanneer het uit een inkjetprinter wordt uitgeworpen, maar door zout water toe te voegen, krimpt het geleidelijk en convergeert het in uniforme en mooie kristallen.

Volgens Ho maakt het toevoegen van zout water aan de QD-oplossing het ook mogelijk om kleinere druppeltjes te spuiten, waarbij wordt uitgelegd dat de druppelgrootte van huidige QD-printers ongeveer 30 μm tot 50 μm is, maar door zout water toe te voegen kan de grootte worden teruggebracht tot zo klein als 3,7 μm, wat ongeveer 1/20 de diameter van een mensenhaar is, vandaar de betere resolutie.

Dit innovatieve onderzoek is gepubliceerd in een recent nummer van ACS toegepaste materialen en interfaces, en het materiaal dat ze hebben ontwikkeld, wordt momenteel gepatenteerd in de Verenigde Staten en Taiwan.