[논문] 전환 가능한 색상이 형성되는 가장 작은 광원

나노 결정은 색상 조절 기능을 제공하고 다양한 기술에 사용되지만, 다른 색상을 구현하려면 각 색상에 대해 서로 다른 나노 결정을 사용해야 하며 색상 간의 동적 전환이 불가능했습니다.

우리 바닌(Uri Banin) 교수가 이끄는 대학원생 요나탄 오시아(Yonatan Ossia)와 7명의 다른 구성원을 포함한 예루살렘 히브리 대학의 화학 연구소 및 나노과학 및 나노기술 센터의 연구원 팀은 이제 다음을 위한 혁신적인 솔루션을 제시했습니다. 이 문제.

발광하는 두 개의 결합된 반도체 나노결정으로 이루어진 “인공분자” 시스템을 개발하여 빛 두 가지 색상으로 빠르고 즉각적인 색상 전환이 시연되었습니다. “Electric field induced color switching in colloidal quantum dot라는 제목의 논문은 분자 상온에서” 저널에 실렸습니다. 자연 소재.

유색광과 그 가변성은 조명, 디스플레이, 고속 광섬유 통신 네트워크 등 많은 필수 현대 기술의 기초입니다. 색발광 반도체를 나노스케일(나노 10억분의 1미터, 사람의 모발), 양자 구속이라는 효과가 작용합니다. 나노 결정의 크기를 변경하면 방출되는 빛의 색상이 수정됩니다. 따라서 전체 가시 스펙트럼을 포괄하는 밝은 광원을 얻을 수 있습니다.

이러한 나노 결정의 고유한 색상 조정 가능성과 습식 화학을 사용한 손쉬운 제조 및 조작으로 인해 이미 고품질 상업용 디스플레이에 널리 사용되어 상당한 에너지 절약 특성과 함께 우수한 색상 품질을 제공합니다.

그러나 오늘날까지 서로 다른 색상(예: 서로 다른 RGB 픽셀에 필요한 색상)을 얻으려면 각 특정 색상에 대해 서로 다른 나노 결정을 사용해야 했으며 서로 다른 색상 간의 동적 전환이 불가능했습니다.

“인공 원자”로 작동하는 단일 콜로이드 나노결정의 색상 조정이 이전에 조사되어 프로토타입에서 구현되었지만 광전자 장치색상의 약간의 변화만 가져온 효과에 수반되는 밝기 감소로 인해 능동적으로 색상을 변경하는 것이 어려웠습니다.

연구팀은 두 개의 방출 중심을 가진 새로운 분자를 만들어 이 한계를 극복했습니다. 전기장은 각 중심의 상대적인 방출을 조정하여 밝기를 잃지 않고 색상을 변경할 수 있습니다. 인공 분자는 구성 나노결정 중 하나가 “녹색” 빛을 방출하고 다른 하나는 “빨간색” 빛을 방출하도록 조정되도록 만들 수 있습니다. 이 새로운 이중 색상 방출 인공 분자의 방출은 전기장을 유도하는 외부 전압에 민감합니다. 필드의 한 극성은 “빨간색” 중심에서 빛의 방출을 유도하고 필드를 다른 극성으로 전환하면 색상 방출이 전환됩니다. 즉시 “녹색”으로 또는 그 반대로.

이 색상 전환 현상은 분자의 구조적 움직임을 포함하지 않기 때문에 가역적이고 즉각적입니다. 이렇게 하면 장치에 적절한 전압을 적용하기만 하면 두 가지 색상 각각 또는 이들의 조합을 얻을 수 있습니다.

강도를 유지하면서 광전자 장치의 색상 조정을 정밀하게 제어할 수 있는 이 기능은 디스플레이, 조명, 조정 가능한 색상이 있는 나노스케일 광전자 장치를 포함한 다양한 분야에서 새로운 가능성을 열며, 생물학적 응용 및 신경과학을 위한 민감한 필드 감지를 위한 도구로도 사용할 수 있습니다. 두뇌 활동. 또한 미래의 양자 통신 기술에 중요한 단일 광자 소스에서 방출 색상을 능동적으로 조정할 수 있습니다.

예루살렘 히브리 대학교의 Uri Banin 교수는 “우리의 연구는 광전자공학을 위한 나노물질의 큰 도약입니다. 이것은 불과 몇 년 전 우리 연구에서 시작된 ‘나노결정 화학’의 아이디어를 설명하는 중요한 단계입니다. 나노 결정이 흥미진진한 새로운 기능을 가진 인공 분자의 빌딩 블록인 그룹에서 우리가 달성한 것처럼 나노 스케일에서 매우 빠르고 효율적으로 색상을 전환할 수 있는 것은 엄청난 가능성을 가지고 있습니다. 첨단 디스플레이를 혁신하고 색상 전환 가능한 단일 광자 소스를 만들 수 있습니다. ”

이러한 두 개의 방출 중심을 가진 양자점 분자를 활용하면 동일한 나노 구조를 사용하여 여러 가지 특정 색상의 빛을 생성할 수 있습니다.

이 혁신은 전기장 감지 및 측정을 위한 민감한 기술 개발의 문을 열어줍니다. 또한 각 픽셀을 개별적으로 제어하여 다른 색상을 생성할 수 있는 새로운 디스플레이 디자인을 가능하게 하여 표준 RGB 디스플레이 디자인을 더 작은 픽셀 기반으로 단순화하여 미래의 상업용 디스플레이의 해상도와 에너지 절약을 높일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

이 발전 전기장 유발 색상 스위칭은 장치 맞춤화 및 필드 감지를 변환할 수 있는 엄청난 잠재력을 가지고 있어 흥미로운 미래 혁신을 위한 길을 닦습니다.