Заглянем за кулисы Nanosys, чтобы увидеть, как появляются квантовые точки.
Красные и зеленые флаконы светятся квантовыми точками в лаборатории.
Президент Nanosys Джейсон Хартлав освещает ультрафиолетовым фонариком два флакона, наполненных квантовыми точками.
Я не был уверен, чего ожидать. Я очарован квантовыми точками, микроскопическими частицами, которые помогают сделать ваш телевизор ярче и красочнее. И я понимаю, в макромасштабе, как такие вещи существуют, но что я действительно смогу увидеть на фабрике, которая их производит? Какие огромные котлы науки там будут кипеть? Какие костры там будут гореть?
Nanosys — один из ведущих производителей квантовых точек, и, хотя они по понятным причинам не раскрывают, кто их клиенты, можно с уверенностью сказать, что вы, вероятно, видели телевизор с их квантовыми точками. Они не единственный производитель квантовых точек, но их процесс является хорошим примером того, как это делается.
Где рождаются точки?
Квантовые точки — это микроскопические частицы, которые светятся при подаче энергии. Хотя они имеют широкий спектр применения, наиболее подходящим для нас является повышение производительности телевизора. Синие светодиоды возбуждают зеленые и красные квантовые точки, что позволяет светодиодным ЖК-дисплеям работать на уровне, невозможном всего несколько лет назад. Более яркие изображения, более глубокие цвета и так далее. Совсем недавно Samsung начала использовать квантовые точки для повышения производительности OLED-дисплеев таким же образом. На выставке CES 2023 мы увидели следующее поколение технологий отображения: электролюминесцентные, также известные как квантовые точки «прямого обзора». Эти дисплеи, которые мы, вероятно, увидим через несколько лет, представляют собой просто квантовые точки. Никаких технологий OLED или LCD.
Так как же создаются все эти квантовые точки? Штаб-квартира Nanosys представляет собой довольно невзрачное здание среди бесчисленного множества других зданий в стиле офисного парка в городе. Это не столько похоже на фабрику, сколько на здание, где вы найдете стартап, который продает вещи, которые он не может описать.
Внутри намного яснее, что это серьезное место. Мне дали защитные очки, всегда хороший знак в моей работе, и мы пошли по лабораториям. Здание невелико, но когда вы торгуете микроскопическими частицами, это не обязательно. Мы прошли электронные микроскопы, интегрирующие сферы, испытательные камеры и многое другое. Мне особенно понравилась большая сферическая стеклянная посуда с вращающимися светящимися жидкостями внутри. Я старался не выставить себя дураком, яростно пытаясь вспомнить название любой фляги, кроме Эрленмейера. Я не мог, поэтому держал рот на замке.
Джефф Юрек, вице-президент Nanosys по маркетингу, пообещал, что фабрика будет выглядеть «немного как мини-пивоварня», и это было верно. Огромные резервуары из нержавеющей стали, называемые реакторами, смешивают и вымывают химические вещества в точном количестве для создания сложных и крошечных светящихся частиц.
Лучший способ описать квантовую точку — это представить наноразмерный шарик Виффла с кристаллом внутри. Они строятся поэтапно. Во-первых, компания выращивает нанокристаллы. Размер каждого кристалла имеет решающее значение, так как именно он определяет цвет, который он излучает при попадании энергии. Эти кристаллы хрупкие, и здесь на помощь приходит шарик Виффла. После того, как рост кристаллов остановлен, добавляются дополнительные химические вещества, чтобы покрыть кристаллы «оболочкой». Эти оболочки открыты ровно настолько, чтобы впустить фотоны или электроны, а фотоны снова выйти. Конкретные химические вещества, время и некоторые другие аспекты, конечно же, являются тщательно охраняемым секретом.
После того, как кристаллы полностью сформированы и размещены в своих удобных оболочках, их промывают и прокачивают по ряду труб, в результате чего они попадают в стальные бочки, готовые к отправке производителям телевизоров. В зависимости от производителя, срок службы каждого барабана может составлять несколько месяцев. Каждому телевизору нужен только небольшой объем материала с квантовыми точками. Они такие маленькие и эффективные.
Нашей последней остановкой была одна из научно-исследовательских лабораторий, где работают над электролюминесцентными квантовыми точками. В телевизорах с квантовыми точками до этого момента использовались фотолюминесцентные квантовые точки, которые светятся определенным цветом, когда вы попадаете на них световой энергией, обычно от синего светодиода или OLED.
Электролюминесцентные квантовые точки, которые Nanosys называет NanoLED, используют красные, зеленые и синие квантовые точки, подсвеченные только электричеством. Это не только может стать следующей технологией отображения, но и открывает широкий спектр типов дисплеев, недоступных для других технологий.
Потенциал квантовых точек огромен. Не только как новая технология отображения, но и в медицине, сельском хозяйстве и других областях. Довольно впечатляюще для чего-то такого крошечного.
Что, если бы вы могли выращивать овощи вдвое быстрее? Что, если бы хирург мог видеть раковые клетки на протяжении всей операции? Что, если бы солнечные панели могли стать значительно дешевле и проще в производстве?
Все эти и другие улучшения могут появиться в ближайшем будущем благодаря той же технологии, которая помогает вашему телевизору создавать насыщенные и реалистичные цвета. Квантовые точки в телевизорах повышают эффективность, создают более широкую цветовую гамму и улучшают светоотдачу, а вскоре они еще больше улучшат качество изображения.
Но это только начало. От медицины до сельского хозяйства и солнечной энергетики, квантовые точки могут изменить отрасли, выходящие далеко за рамки вашего телевизора.
