Познато ли ви е усещането, когато екранът на смартфона ви

Познато ли ви е чувството, когато дисплеят на смарт телефона ви избледнява под яркото слънце? Или когато цветовете във кино лентата наподобяват избледнели и подправени? Свикнали сме екраните да стават все по-добри с всяка година, само че наподобява, че инженери от Хонконг приготвят не просто следващия ъпгрейд, а същински скок напред.

Става дума за технология, която дава обещание да направи екраните ни три пъти по-ярки, цветовете по-ясни и по-богати от всеки път, а батериите на телефоните – по-дълготрайни. И всичко това се дължи на дребни, съвсем невидими частици – квантовите пръчици.

Какво е QLED и какво общо има с пръчиците?

За да разберем същността на пробива, би трябвало да създадем дребна крачка обратно. Почти всички са чували за QLED тв приемниците. Те се основават на квантови точки – микроскопични полупроводникови кристали, които светят в избран цвят под въздействието на сила. Представете си милиарди дребни лампички, всяка от които е съвършено калибрирана в личен цвят. По този метод към този момент е реализирано зашеметяващо цветопредаване.

Но квантовите точки имат „ по-големи братя “ – квантови пръчици (QRLED). Както подсказва името, те имат по-скоро издължена, в сравнение с сферична форма. Тази на пръв взор дреболия им дава основно преимущество: те са по-ефективни при излъчването на светлината на открито. Докато квантовата точка е нещо като елементарна електрическа крушка, квантовата пръчица наподобява по-скоро на дребна флуоресцентна лампа, като светлината от нея се популяризира по-насочено и с по-малко загуби.

Звучи съвършено, нали? Но до неотдавна квантовите пръчици имаха своята слабост.

Защо зелената светлина се оказа „ корав орех “?

По подигравка на ориста главният проблем за учените е бил зеленият цвят. Във всяка система за обрисуване (независимо дали е RGB или различен модел) чистотата на главните цветове – червен, зелен и наследник – дефинира какъв брой богата и точна ще бъде крайната палитра. И в случай че при алените и сините пръчици всичко е повече или по-малко наред, то зелените QRLED мощно отстъпват на своите „ точкови “ събратя.

Какъв е казусът? Да го кажем опростено. За да светне пръчицата, към нея би трябвало да се приложи електрически заряд. Но в предходните версии на технологията този развой беше като да се опитваш да налееш вода в течаща кофа:

Неефективното „ снабдяване “ на сила. Зарядът просто не доближаваше до задачата в нужното количество. Течовете. Някои от електроните „ изтичаха “ около ядрото, като не се превръщаха в светлина, а просто се губеха под формата на топлота. Твърде „ дебели облекла “. Всяка квантова пръчица е покрита с изолационна обвивка и специфични лиганд молекули. Можете да си ги визиите като дебело палто с дълги ръкави. Тази „ дреха “ пречи на пръчиците да се подреждат компактно една до друга и да обменят дейно силата си.

В резултат на това зелената светлина се оказваше слаба, а самото устройство бързо деградираше. Идеята е страхотна, само че осъществяването е неубедително.

Инженерната магия: по какъв начин са „ поправили “ квантовите пръчици

И тук се намесва екипът на професор Абхишек К. Сривастава от Университета в Хонконг. Те не търсят заобиколни пътища, а се заемат с казуса, като преработват самата конструкция на наночастиците.

Първо, те основават нов дизайн на сърцевината на пръчицата с градиентна сплав и вършат външната ѝ обвивка допустимо най-тънка. Това е все едно да замените дебелата нишка на фитила в свещта с съвременна, която гори по-ярко и по-дълго.

Второ, те трансформират самата форма и размер на пръчиците. Новите пръчици са по-къси и по-гладки. Това дава опция те да бъдат опаковани във фолиото за екрани като идеално подбрани моливи в кутия – компактно, без пролуки и празнини. Тази опаковка доста усъвършенства преноса на заряд.

И най-после, те работят със самите „ облекла “. Дългите и тромави молекули на лигандите бяха сменени с по-къси и ефикасни. И с цел да решат дефинитивно казуса с приключването, те са добавили специфичен двуслоен „ проводящ “ пласт, който работи като интелигентен турникет: разрешава на зарядите да минават в вярната посока и блокира приключването им.

Какво се получава в последна сметка? Числата приказват сами за себе си

Резултатите от тази бижутерска работа впечатляват освен учените, само че и дават обещание действителни изгоди за нас, елементарните консуматори.

Яркост, която е мъчно да си представим. Новите QRLED обезпечават оптималната бляскавост от над 500 000 cd/m². За да разберем по-ясно, това е по-ярко от голям брой професионални студийни светлини. Телефонът ви няма да ослепее на Слънцето.

Рекордна успеваемост. Ефективността на съотношението електричество-светлина (EQE) доближи 24%. Това не наподобява като огромно нарастване спрямо 22% при предходните модели, само че в света на оптоелектрониката това е голяма стъпка, което значи по-малко топлота и по-дълготраен живот на батерията.

Невероятна устойчивост. Заявената дълготрайност на живота е над 22 000 часа при непрекъсната приложимост. Това са съвсем три години, в случай че въобще не изключвате екрана. При естествена приложимост (например 6-8 часа на ден) сходен екран ще издържи десетилетие.

По създание откривателите са взели една обещаваща, само че „ сурова “ технология и са я довели до положение, готово за пазара.

Отвъд смарт телефоните и тв приемниците

Разбира се, първите, които ще употребяват тази технология, са производителите на флагмански смарт телефони и първокласни тв приемници. По-ярките, по-сочни екрани с най-широка цветова гама (благодарение на „ съвършеното “ зелено) са мощен маркетингов коз.

Но капацитетът на QRLED е доста по-широк. Помислете за устройствата за добавена и виртуална действителност (AR/VR). За тях от решаващо значение са освен яркостта и цветопредаването, само че и минималното време за реакция и енергийната успеваемост. Новите светодиоди могат да бъдат изчезналото звено, което ще направи виртуалните светове в действителност неразличими от действителността.

Работата на екипа от Хонконг е превъзходен образец за това по какъв начин фундаменталната просвета, задълбаваща в свойствата на наночастиците, води до технологии, които биха могли да трансформират ежедневните ни привички. И въпреки че е малко евентуално да забележим надпис от вида „ Произведено благодарение на меъафазно инженерство “ върху кутията на новата джаджа, това е нещо, което ще направи екрана да наподобява като нещо, което не сме виждали до момента.