При производстве стекла алхимики Средневековья добавляли в расплавленную массу разные вещества, в том числе золото и хлорид серебра, и получали замечательные цвета. При прохождении солнечных лучей через витражное стекло окон храмов получались неповторимые оттенки всевозможных сочетаний.
Может показаться невероятным, но уже в то время (совершенно случайно!) была открыта нанотехнология квантовых точек, практическое использование которой в электронике только сейчас набирает обороты. Сегодня мы каждый день после работы спешим к телевизору, чтобы в очередной раз насладиться реалистичной картинкой, выдаваемой на экране.
Вехи развития ТВ
С 50-х годов прошлого века, когда телевизор стал обычным явлением в наших домах, он совершенствовался, пройдя путь от громоздкого ящика с кинескопом до плоской, почти невесомой плазмы во всю стену, последовательно сменяя абревиатуры в техпаспорте: LCD, LED, HD, 3D. И теперь мы стоим на пороге применения совершенно новой технологии QD (квантовая точка).
На заре телевизионной эры изображение получалось только черно-белым, хотя иссследования по передаче всей палитры на экране шли полным ходом, и спустя совсем немного времени зрители могли наслаждаться уже цветным изображением. Эстафету приняли ЖК-телевизоры, очень популярные в начале нулевых. Их сменили телевизоры с жидкокристаллическим дисплеем. Качество изображения и цветопередача значительно улучшились благодаря освещению задней части экрана светоизлучающими диодами.
За каждой абревиатурой стоит огромный труд ученых и производственников, внедрявших новые технологии в практику. И теперь мы видим результат их работы ежедневно, наблюдая реалистичную картину событий, не выходя из дома.
Эра квантовой точки уже была!
И вот спустя почти 10 веков после невольного открытия средневековых алхимиков квантовые точки были заново открыты сразу двумя учеными - русским физиком А. Екимовым в 1980 г. и американским химиком Луи Э. Брюсом в 1982 году.
Они обнаружили, что разрыв материала с полупроводниковыми свойствами в присутствии наночастиц (которые не намного больше, чем молекулы воды) выявляет совершенно новые свойства материала.
Ученые сделали важное открытие: длина волны, излучаемой каждой частицей, изменялась в зависимости от их размеров. Это дает возможность воспроизводить все цвета в диапазоне видимых человеческим глазом. Что стало причиной этого явления? Изменение энергии "запрещенной зоны", одной из фундаментальных характеристик полупроводника.
Какой можно сделать вывод из этой информации? Если величину энергии квантовых точек можно регулировать исходящим сигналом, они прекрасно могут быть использованы для передачи всех цветов радуги.
Важное открытие
Профессор Калифорнийского университета Пол Аливисатос, изучающий нанотехнологии, подробно рассмотрел строение человеческого глаза. Он понял, что для лучшего восприятия телевизионного изображения световое излучение от дисплея должно соответствовать естественному, к которому привыкли рецепторы человеческого органа зрения.
И вот что что сделал доктор Аливисатос. Изучая наночастицы (размер которых составляет в диаметре миллардные доли метра), в своей лаборатории он усовершенствовал производство нанокристаллов, в настоящее время известных как квантовые точки.
От теории до практического воплощения - один шаг
Так оказалось, что многие сегодняшние революционные открытия в сфере нанотехнологий имеют корни в далеком (или не столь отдаленном прошлом). Средневековые алхимики совершенно случайно, на интуитивном уровне, открыли способ использования квантовых точек на практике.
Как мы уже видели, когда квантовые точки вступают в контакт со светом, они преобразуют эту лучистую энергию практически в любой цвет видимой части спектра. "Квантовые точки на дисплее прекрасно воспринимаются нашими глазамии, следовательно и могут реалистично передавать цвета", - сказал д-р Аливисатос.
Использование технологии квантовых точек снизит издержки производства и увеличит срок эксплуатации приборов, однако до практического использования дело пока не дошло. Дело в том, что сейчас в опытных образцах используется кадмий, крайне токсичный для человеческого организма. Однако в корпорации "Самсунг", претендующей на практическое применение технологии, заявляют, что на преодоление разрыва между теорией и практикой уйдут считанные годы. Использование наночастиц для передачи изображения - вопрос недалекого будущего.
