مجید جویا: محققانی که روی نانوذرات فلئورسان موسوم به نقاط کوانتمی (کوانتوم‌دات)کار می‌کنند، به پیشرفت‌های بزرگی همچون دیودهای نورافشان (ال.ای.دی)بسیار پربازده و سلول‌های خورشیدی دست یافته‌اند که از مدت‌ها پیش منتظر رسیدنشان بوده‌ایم، اما عمده کاربردهای این فناوری، خاص و گران قیمت بوه‌اند. اما با بیانیه هفته قبل شرکت QD Vision، مستقردر لینکستون ماساچوست، این روند می‌تواند دچار تغییر شود.
به گزارش نیچر، کیودی اعلام کرده که این شرکت برای تلویزیون‌های صفحه تخت سونی، نقاط کوانتومی را تامین خواهد کرد که تصاویر را با رنگ‌های بیشتری نسبت به تلویزیون‌های دیگر موجود در بازار انتقال می‌دهند.
دست‌اندرکاران این صنعت می‌گویند که نمایشگرها بازاری بالقوه برای رشد و گسترش شرکت‌های نقطه کوانتمی هستند و تقاضا برای نمایشگرهای نقطه‌کوانتمی می‌تواند علاوه بر افزایش درآمد شرکت‌های کیو.دی، به کاهش قیمت نانومواد نیز بیانجامد.
کوانتوم‌دات
نقاط کوانتمی کریستال‌هایی با قطر 10 نانومتر (هر نانومتر یک هزارم میکرومتر و هر میکرومتر یک‌هزارم میلی‌متر است) هستند که که از مواد نیمه‌رسانا (عمدتا سلنید کادمیوم) ساخته می‌شوند. آنها آنقدر کوچکند که شکل و اندازه‌شان بر خواص کوانتومی الکترون‌هایشان تاثیر می‌گذارد؛ به خصوص در شکاف انرژی آنها (انرژی که برای تحریک الکترون‌ها برای رفتن به سطح بالاتر مورد نیاز است) که رنگ نورتابش‌شده از ماده را تعیین می‌کند. از آن‌جا که یک توده نیمه‌رسانا تنها یک رنگ را می‌تاباند، محققین می‌توانند به دقت رنگی را که یک نقطه کوانتمی می‌تواند با تغییر اندازه خود جذب کرده و بازبتاباند، تنظیم کنند.
نقاط کوانتومی در سال 1981/1360 کشف شدند ولی تا سال 2002/1381 کاربردی نداشتند. این زمانی بود که شرکت نقاط کوانتومی هایوارد در کالیفرنیا (کیودی) شروع به فروش آنها به زیست شناسان سلولی کرد تا از آنها به عنوان برچسب‌های تصویربرداری فلئورسان برای پروتئین‌ها و مولکول‌های زیستی دیگر استفاده کنند. تنها در سال 2010/1389، بخش پزشکی درآمد 48 تا 67 میلیون دلاری را برای کل شرکت‌های نقاط کوانتومی به همراه داشته است.
دردسر حرارتی
نقاط کوانتمی امیدها را در الکترونیک هم زنده کرده‌اند؛ برای مثال در سلول‌های خورشیدی که در آن مخلوطی از نقاط کوانتمی تنظیم شده برای جذب طول‌موج‌های متفاوت نور، می‌توانند انرژی بیشتری را در طیف خورشیدی دریافت کنند. اما یک مانع بزرگ برای کاربرد آنها، حساسیت دمایی این نقاط است. برای مثال در نزدیک پس‌زمینه یک نمایشگر کریستال مایع (ال.سی.دی) دما تا 100 درجه سانتی‌گراد هم بالا می‌رود و در این دما، این نقاط بازدهی و تا نیمی از روشنایی خود را از دست می‌دهند، پژوهشگران زمان زیادی را صرف تنظیم خواص شیمیایی نقاط کوانتمی کرده‌اند تا آنها را در دماهای بالاتر، پایدارتر کنند.
مونگی باوندی، از شیمیدانان ام‌آی‌تی و از اعضای بنیان گذار کیودی، اقرار می‌کند که این شرکت برخی اشتباه‌های تجاری را نیز مرتکب شده است. برای اولین محصولش در سال 2009/1388، این شرکت از پوششی از نقاط کوانتمی برای لامپ‌های نکسوز در شهر کارلوت کالیفرنیای شمالی استفاده کرد تا درخشش خیره کننده ال.ای.دی‌ها را به تابشی ملایم‌تر تبدیل کند و بر جذابیت آنها به عنوان لامپ‌های روشنایی با دوام‌تر و کم مصرف‌تر بیفزاید. اما سرعت رشد طراحی ال‌ای‌دی‌ها و فن‌آوری لامپ‌ها به حدی بود که پوشش نقاط کوانتومی توان رقابت در این بازار را نداشت. باوندی می‌گوید: «شما چیزی را طراحی می‌کنید و 6 ماه بعد از رده خارج می‌شود. فن‌آوری تلویزیون پایدارتر از لامپ روشنایی است».
چشم‌انداز بازار
خوش‌بینی وی در بهار پیش رو با آغاز فروش ال‌سی‌دی‌های نقطه کوانتومی شرکت سونی تحت نام برند تریلومینوس، آزمایش خواهد شد. تقابل با نمایشگرهای تخت امروزی با منبع نور آغاز خواهد شد. ال‌سی‌دی‌های معمولی از نور آبی پرقدرت پس‌زمینه ال‌ای‌دی استفاده می‌کنند که تابش آنها توسط یک پوشش فسفری منجر به تولید طیف کامل نور مرئی یا همان نور سفیدی می‌شود که تصاویر متحرک تلویزیون را نشان می‌دهند.
ولی تلویزیون‌های تریلومینوس جدید، یک ال‌ای‌دی آبی بدون پوشش را با یک تیوب شیشه‌ای نازک که با نقاط کوانتمی پر شده‌اند، ترکیب می‌کند. دو نوع نقطه کوانتمی در تیوب، بخشی از نور آبی پس‌زمینه را جذب می‌کنند و آن به عنوان نور خالص قرمز و سبز باز می‌تابانند. نور سفید حاصل در طول موج این سه رنگ به خصوص، در مقایسه با نور سفیدی که از ال‌ای‌دی پوشیده با فسفر تولید می‌شود شدت بیشتری دارد، در نتیجه تصاویر حاصله رنگ‌های بیشتری خواهند داشت.
رقابت جدی
یک شرکت دیگر نقاط کوانتوم به نام نانوسیز در حال تهیه محصولی مشاله برای 3M است. محصول 3M یک نوار پلیمری آغشته با نقاط کوانتومی است که همان کاری را می‌کند که تیوب شیشه‌ای کیودی. این نوار بین فیلترهای نوری ال‌سی‌دی، دیفیوزرها (پخش‌کننده‌ها)و پولاریزه‌کننده‌ها (قطبنده‌ها) قرار می‌گیرد و مانند تیوب قبلی، نور آبی خام را به نور سفید ساخته شده از رنگ‌های خالص تبدیل می‌کند. این محصول هنوز مشتری پیدا نکرده است.
پیش‌بینی می‌شود که تا سال 2015/1394، محصولات الکترونیک نوری (شامل اجزای نمایشگرها)، 310 میلیون دلار از کل درآمد 666 میلیون دلاری این فناوری را به خود اختصاص دهند. ملینک اما به دلیل هزینه بالای مواد اولیه این رقم را بسیار خوش‌بینانه می‌داند. او می‌گوید: «حتی در بهترین حالت هم، هر گرم از آنها صدها دلار قیمت خواهد داشت، که می‌تواند تا 10هزار دلار برسد». اما تقاضای تری‌ام و سونی می‌تواند به پایین آوردن قیمت‌ها کمک کند. به رغم اینکه نه کیودی و نه نانوسیز نمی‌توانند تخمینی از حجم موادی که انتظار دارند در سال جاری تولید کنند داشته باشند، هر دو شرکت حرف از افزایش حجم تولید خود در سال جاری می‌زنند.
اما آیا 30 سال برای پیدا کردن مسیر یک محصول به بازار زمان زیادی نیست؟ باوندی چنین نظری ندارد. از دید او چنین فاصله‌ای بین کشف تا کاربرد، چندان هم زیاد نیست.
53271
نظر شما