Ingenjörer har uppfunnit en halvledare gjord av ett tunt flexibelt hybridmaterial som kan användas för skärmar på elektroniska enheter inom en snar framtid.
Ingenjörer på stora företag har letat efter att designa en vikbar och flexibel bildskärm för elektronisk enheter som datorer och mobiltelefoner. Målet är en bildskärm som skulle kännas som ett papper dvs vara böjbar men även fungera elektroniskt. Samsung, en av de största mobiltelefontillverkarna i världen, kommer med all sannolikhet att lansera en flexibel mobiltelefon mycket snart. De har utvecklat en flexibel ekologisk ljusemitterande diod (OLED) panel som har en okrossbar yta. Den är lätt men tuff och robust och tål höga temperaturer. Dess mest anmärkningsvärda egenskap skulle vara att den här skärmen inte kommer att gå sönder eller skadas om enheten faller - den största utmaningen som designers för mobiltelefoner står inför idag. En vanlig LCD-skärm fortsätter att visas även när den är böjd men vätskan inuti den blir felinriktad och därför visas en förvrängd bild. Den nya flexibla OLED-skärmen kan böjas eller böjas utan att förvränga skärmen, men den kommer fortfarande inte att vara helt vikbar. Flexibiliteten kan ökas ytterligare genom att använda mer flexibla nanotrådar i framtiden. En quantum dot light emitting diode display är mer flexibel på grund av användningen av nanokristaller för att producera högkvalitativt skarpt ljus. Skärmarna måste fortfarande kapslas in i glas eller annat material för skydd.
Ett nytt material för att bygga flexibla skärmar
I en ny studie publicerad i Advanced Materials ingenjörer från The Australian National University (ANU) har för första gången utvecklat en halvledare gjord av ekologisk och oorganiskt material som effektivt omvandlar elektricitet till ljus. Denna halvledare är ultratunn och mycket flexibel vilket gör den unik. De ekologisk del av enheten, en viktig del av halvledaren har en tjocklek på endast en atom. Den oorganiska delen är också liten, cirka två atomer tjock. Materialet konstruerades genom en process som kallas "kemisk ångavsättning", som liknar att bygga en 3-dimensionell struktur från en 2D-beskrivning. Halvledaren kan inte ses med blotta ögat, den vilar mellan guldelektroder på ett chip av storleken 1cm x 1cm med en fungerande transistor. Ett sådant chip kan rymma tusentals transistorkretsar. Elektroden fungerar som in- och utgångspunkt för el. En gång konstruerade opto-elektroniska och elektriska egenskaper hos materialet karakteriserades. Denna hybridstruktur av ekologisk och oorganiska komponenter omvandlar elektricitet till ljus som sedan ger visning på mobiltelefoner, tv-apparater och andra enheter. Ljusemissionen ses vara skarpare och bättre för skärmar med högre upplösning.
Ett sådant material kan användas inom en snar framtid för att göra enheter böjbara – till exempel mobiltelefoner. Skärm- eller displayskador är mycket vanliga i mobiltelefoner och detta material kan komma till undsättning. Med populariteten och efterfrågan på smarta telefoner med större skärmar växer, är behovet av timme att ha hållbarhet så att displayen inte är benägen att repa eller gå sönder eller falla etc. Hybridstrukturen är fördelaktig när det gäller effektivitet jämfört med traditionella halvledare som är gjord helt av kisel. Detta material skulle kunna användas för att bygga skärmar för mobiltelefoner, tv, digitala konsoler etc och kanske bygga datorer en dag och eller göra en mobiltelefon lika stark som en superdator. Forskare arbetar redan med att producera denna halvledare i större skala så att den kan kommersialiseras.
Ta itu med elektroniskt avfall
Det beräknas att 2018 kommer att producera totalt nästan 50 miljoner ton elektroniskt avfall (e-avfall) och mycket begränsad mängd skulle återvinnas. E-avfall utgör elektronisk utrustning och utrustning som har nått slutet av sitt liv och måste kasseras, inklusive gamla datorer, kontors- eller underhållningselektronik, mobiltelefoner, tv etc. Enorma mängder e-avfall är ett enormt hot mot miljön och är skyldig att orsaka oåterkalleliga skador på våra naturresurser och omgivningar. Denna upptäckt är en utgångspunkt för att designa elektroniska enheter som uppvisar hög prestanda men som är gjorda av ekologisk "biomaterial". Om mobiltelefoner var gjorda av ett flexibelt material skulle de vara lättare att återvinna. Detta kommer att minska antalet e-avfall som genereras årligen över hela världen.
Framtiden för hopfällbara och flexibla elektroniska enheter kommer att bli mycket spännande. Ingenjörer funderar redan på rullbara skärmar där enheter kan rullas ihop som en rulla. Den mest avancerade typen av bildskärm skulle vara som kan vikas, kröka eller till och med krossa som papper men som kan fortsätta att visa snygga bilder. Ett annat område är användningen av "auxtetiska" material som blir tjockare när de sträcks och som kan absorbera höga energipåverkan och självjustera för att korrigera eventuell förvrängning. Sådana anordningar skulle vara lätta men ändå flexibla.
***
{Du kan läsa den ursprungliga forskningsartikeln genom att klicka på DOI-länken nedan i listan över citerade källor}
Källa (er)
Sharma A et al. 2018. Effektiv och lagerberoende excitonpumpning över atomiskt tunna organisk-oorganiska heterostrukturer av typ I. Advanced Materials. 30 (40).
https://doi.org/10.1002/adma.201803986
***
