นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology: MIT) ร่วมกับบริษัท ซัมซุง (Samsung) ค้นพบวิธีแก้ปัญหาสำคัญที่ขัดขวางการพัฒนาเทคโนโลยีจอภาพแบบกระจายแสงด้วยไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอต (Quantum Dot Light-Emitting Diode: QD-LED) โดยการเคลือบสารเรซินกลุ่มอะคริเลต (Acrylate-based resin) ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานของไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอตสีน้ำเงินได้ยาวนานขึ้นกว่าเดิมถึง 5,000 เท่า นวัตกรรมนี้จะเป็นกุญแจสำคัญสู่การผลิตจอภาพดิจิทัลที่ให้สีสันบริสุทธิ์ ชัดเจน และประหยัดพลังงานมากยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นโทรทัศน์จอแบน หน้าจอสมาร์ตโฟน อุปกรณ์ความจริงเสริม (Augmented Reality: AR) และความจริงเสมือน (Virtual Reality: VR) ไปจนถึงอุปกรณ์ภาพถ่ายทางการแพทย์
ไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอตเป็นเทคโนโลยีที่ใช้สารกึ่งตัวนำขนาดนาโนเมตร ซึ่งสามารถปลดปล่อยแสงสีที่มีความบริสุทธิ์สูงเมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า แม้ว่าผู้เชี่ยวชาญจะรับรู้ถึงศักยภาพของเทคโนโลยีนี้มานานกว่าสองทศวรรษ แต่ข้อจำกัดเรื่องอายุการใช้งานที่สั้นเกินไป โดยเฉพาะไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอตสีน้ำเงินที่มีความเสถียรน้อยกว่าสีแดงและสีเขียวถึง 50 ถึง 100 เท่า ได้กลายเป็นอุปสรรคสำคัญที่ทำให้ไม่สามารถนำมาใช้ออกแบบจอภาพในเชิงพาณิชย์ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
คณะนักวิจัยนำโดย รุ่ยฉี จาง (Ruiqi Zhang) นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา ร่วมกับ ศาตราจารย์วลาดิเมียร์ บูโลวิช (Vladimir Bulović) และศาสตราจารย์มูนจี บาเวนดี (Moungi Bawendi) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมี ประจำปี พ.ศ. 2566 จากการค้นพบและสังเคราะห์ควอนตัมดอต ได้ร่วมกันวิเคราะห์โครงสร้างภายในของอุปกรณ์ในระดับนาโนด้วยกล้องจุลทรรศน์กำลังสูง พวกเขาพบว่าในระหว่างการทำงาน ชั้นสารทำงานหลักของไดโอดเปล่งแสงจุดควอนตัมสีน้ำเงินจะเกิดการเสื่อมสภาพ โดยโมเลกุลควอนตัมดอตจะหลอมรวมกันจนเสียรูปทรง เนื่องจากการปลดปล่อยก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจนส่วนเกินออกมา
เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ทีมวิจัยได้นำเทคนิคการผนึก encapsulation ด้วยเรซินกลุ่มอะคริเลตมาครอบทับโครงสร้างของอุปกรณ์ ผลการทดลองชี้ให้เห็นว่า ชั้นเรซินสามารถยับยั้งการปลดปล่อยก๊าซไฮโดรเจนและออกซิเจน รวมถึงป้องกันการสะสมความชื้นรอบควอนตัมดอตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้อุปกรณ์มีความเสถียรสูงขึ้น สามารถยืดอายุการใช้งานของไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอตสีแดงได้ 8 เท่า และเพิ่มอายุการใช้งานของไดโอดเปล่งแสงควอนตัมดอตสีน้ำเงินได้สูงถึง 5,000 เท่า
งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ Science Advances ซึ่งนับเป็นก้าวสำคัญในการทำลายข้อจำกัดเดิมของเทคโนโลยีจอแสดงผล การค้นพบกระบวนการผนึกด้วยเรซินที่มีต้นทุนต่ำและสามารถขยายขนาดการผลิตได้ง่ายนี้ ไม่เพียงแต่จะช่วยให้การผลิตหน้าจอคอมพิวเตอร์และโทรทัศน์มีประสิทธิภาพสูงขึ้น แต่ยังเปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีจุดควอนตัมในอุปกรณ์เซนเซอร์ เลเซอร์ และอุปกรณ์ส่องสว่างประหยัดพลังงานในอนาคตอีกด้วย
About Author
