量子点使得可以在全亮度中显示任何颜色。图片信用:Fraunhofer IAP
景观是令人叹为观止的。因为它是真的,你忘了一会儿,鹰在窗外不在窗外的鹰,但在你的电视上。
这种欺骗性的现实图像不仅是现代设备上可用的高分辨率显示的结果;颜色也发挥作用,他们变得更加明亮和更富裕。由于称为量子点(QDS)的微小晶体,这是可能的,其具有仅少量原子的厚度。
这些纳米颗粒位于QD液晶显示器的背光单元,提供了丰富的颜色,但他们还拥有另一个非凡的特点。
德国波茨坦弗劳恩霍夫应用聚合物研究所的阿明·韦德尔博士解释说:“量子点的一大优势是,它们的光学性质可以通过改变它们的大小来选择性地改变。”“这意味着你不再需要生产红、绿、蓝三种不同的材料;现在,只用一个人就能完成这项工作。”这样既节省时间又节省金钱。
在过去的几年里,波茨坦的Fraunhofer IAP研究人员一直在为广泛的工业部门的客户开发量子点。他们使用化学合成方法制造纳米粒子,并为每种应用定制它们。
这一过程最初会产生发出蓝光的非常小的粒子。当尺寸超过大约2纳米时,颜色会变成绿色。最大的量子粒子大小为7纳米,在红光光谱范围内发射。
目前,Wedel及其团队正在代表荷兰公司NDF特殊光产品B.V开发展示背光的量子点。这些量子点将改善显示器的颜色渲染和颜色现实主义。
在这里,晶体被制造成不同的发射颜色并嵌入塑料中。这些塑料随后被加工成薄膜,并作为转换薄膜植入显示器中。
基于磷化铟的替代材料
通过这项任务,研究人员面临着新的挑战。欧盟委员会目前正在考虑到2017年在消费品中禁止消费品,因为其对环境的破坏性影响。
然而,它也被认为是制造晶体的理想材料——基于镉的量子点可以实现窄带光谱锐度仅为20到25纳米。世界各地的显示器制造商正在寻找具有类似特性的合适替代材料。在这一背景下,Fraunhofer IAP的发展前景看好。
“我们正在测试磷化铟和NDF特殊光产品的量子点,”韦德尔说。他的团队已经成功实现了40纳米的光谱清晰度。乍一看,这似乎与基于镉的量子点所能达到的质量相差不大,但色彩保真度的差异仍然存在。韦德尔说:“我们认为这是一个良好的首个里程碑,但我们仍在努力进一步改进。”
随着电视制造商不是唯一贪图这些小颜色的奇迹,这项努力将被予以回报。在医疗或航空设备展示等特殊应用中也有很大的市场潜力。
此外,量子点还可以提高太阳能电池的效率,或可用于生物分析。对于这种特殊情况,量子点的光学特性必须精确配置到特定的应用要求。
韦德尔说:“由于我们在满足客户特定需求的量子点制造方面拥有丰富的经验,我们处于有利地位。”
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