Tiranë, 23 prill - Në vitin 2023, Çmimi Nobel në Kimi iu dha për zbulimin dhe sintezën e pikëzave kuantike. Komiteti Nobel vlerësoi arritjet revolucionare të shkencëtarëve në këtë fushë — duke theksuar se pikëzat kuantike tashmë kanë dhënë një kontribut të rëndësishëm në industrinë e ekranëve dhe të mjekësisë, ndërsa priten përdorime edhe më të gjera në elektronikë, komunikime kuantike dhe panele diellore.

 

Pikëzat kuantike — grimca gjysmëpërçuese jashtëzakonisht të imta — lëshojnë ngjyra të ndryshme drite në varësi të madhësisë së tyre, duke prodhuar nuanca jashtëzakonisht të pastra dhe të gjalla. Samsung Electronics, prodhuesi më i madh në botë i televizorëve, ka përqafuar këtë material të avancuar për të përmirësuar performancën e ekranit.

 

Samsung Newsroom zhvilloi një intervistë me Taeghwan Hyeon, profesor i dalluar në Departamentin e Inxhinierisë Kimike dhe Biologjike në Universitetin Kombëtar të Seulit (SNU); Doh Chang Lee, profesor në Departamentin e Inxhinierisë Kimike dhe Biomolekulare në Institutin Korean të Avancuar të Shkencës dhe Teknologjisë (KAIST); dhe Sanghyun Sohn, Drejtues i Laboratorit të Ekraneve të Avancuara në Divizionin e Ekraneve Vizuale (VD) të Samsung Electronics, për të eksploruar se si pikëzat kuantike po hapin një epokë të re në teknologjinë e ekraneve.

 

Kuptimi i hendekut energjitik

 

“Për të kuptuar pikëzat kuantike, fillimisht duhet të kuptohet koncepti i hendekut energjitik.”
- Taeghwan Hyeon, Universiteti Kombëtar i Seulit

 

Lëvizja e elektroneve shkakton elektricitetin. Zakonisht, janë elektronet më të jashtme — të njohura si elektrone valencë — ato që marrin pjesë në këtë lëvizje. Zona e energjisë ku ndodhen këto elektrone quhet brezi i valencës, ndërsa një zonë më e lartë, e papopulluar me energji, që mund të pranojë elektrone, quhet brezi i përçueshmërisë.

 

Një elektron mund të thithë energji për të kërcyer nga brezi i valencës në brezin e përçueshmërisë. Kur elektroni i ngacmuar lëshon këtë energji, ai rikthehet në brezin e valencës. Diferenca e energjisë midis këtyre dy brezave — sasia e energjisë që një elektron duhet të fitojë ose të humbasë për të kaluar nga një brez në tjetrin — quhet hendeku energjitik (band gap).

 

Izoluesit si goma dhe qelqi kanë hendekë energjitikë të mëdhenj, duke penguar lëvizjen e lirë të elektroneve midis brezave. Në të kundërt, përçuesit si bakri dhe argjendi kanë brezin e valencës dhe brezin e përçueshmërisë që mbivendosen — duke lejuar lëvizjen e lirë të elektroneve dhe përçueshmëri të lartë elektrike.

 

Gjysmëpërçuesit kanë një hendek energjitik [1]që bie diku midis izoluesve dhe përçuesve — duke kufizuar përçueshmërinë në kushte normale, por duke mundësuar përçueshmëri elektrike ose emetim drite kur elektronet stimulohet nga nxehtësia, drita ose energjia elektrike.

 

“Për të kuptuar pikëzat kuantike, fillimisht duhet të kuptohet koncepti i hendekut energjitik,” tha Hyeon, duke theksuar se struktura e brezave energjitikë e një materiali është thelbësore për të përcaktuar vetitë e tij elektrike.

 

Pikëzat kuantike - Sa më e vogël grimca, aq më i madh hendeku energjitik

 

“Ndërsa grimcat e pikëzave kuantike bëhen më të vogla, gjatësia valore e dritës së emetuar zhvendoset nga e kuqja drejt së kaltërtës.” — Doh Chang Lee, Instituti Korean i Avancuar për Shkencë dhe Teknologji.

 

Pikëzat kuantike janë kristale gjysmëpërçuese në shkallë nano me veti të veçanta elektrike dhe optike. Të matura në nanometra (nm) — ose një e miliarda pjesë e një metri — këto grimca janë vetëm disa mijëta e trashësisë së një fije floku njerëzor. Kur një material gjysmëpërçues reduktohet në shkallë nanometrike, vetitë e tij ndryshojnë ndjeshëm krahasuar me gjendjen e tij në formë masive.

 

Në gjendje masive, grimcat janë mjaftueshëm të mëdha për t’i lejuar elektronet në materialin gjysmëpërçues të lëvizin lirshëm pa u kufizuar nga gjatësia e tyre valore. Kjo lejon që nivelet e energjisë — gjendjet që zënë grimcat kur thithin ose lëshojnë energji — të formojnë një spektër të vazhdueshëm, si një rrëshqitëse e gjatë me pjerrësi të butë. Në pikëzat kuantike, lëvizja e elektroneve është e kufizuar sepse madhësia e grimcës është më e vogël se gjatësia valore e elektronit.

 

Imagjinoni sikur po merrni ujë (energji) nga një tenxhere e madhe (gjendja masive) me një garuzhde (gjerësia e brezit që korrespondon me gjatësinë valore të një elektroni). Duke përdorur garuzhden, mund të rregulloni lirisht sasinë e ujit në tenxhere nga plot në bosh — kjo përfaqëson nivelet e vazhdueshme të energjisë. Por kur tenxherja zvogëlohet në madhësinë e një filxhani çaji — si një pikëz kuantike — garuzhdeja nuk futet më. Në atë pikë, filxhani mund të jetë vetëm plot ose bosh. Kjo ilustron konceptin e niveleve të energjisë të kuantizuara.

 

“Kur grimcat gjysmëpërçuese reduktohen në shkallë nanometrike, nivelet e tyre të energjisë bëhen të kuantizuara — ato mund të ekzistojnë vetëm në hapa të ndërprerë,” tha Hyeon. “Ky efekt quhet ‘kufizim kuantik’. Dhe në këtë shkallë, hendeku energjitik mund të kontrollohet duke rregulluar madhësinë e grimcës.”

 

Numri i molekulave brenda grimcës zvogëlohet ndërsa zvogëlohet madhësia e pikëzës kuantike, duke rezultuar në ndërveprime më të dobëta të orbitaleve molekulare. Kjo forcon efektin e kufizimit kuantik dhe rrit hendekun energjitik. Meqenëse hendeku energjitik korrespondon me energjinë e lëshuar gjatë kthimit të një elektroni nga brezi i përçueshmërisë në brezin e valencës, ngjyra e dritës së emetuar ndryshon në përputhje me këtë.

 

“Ndërsa grimcat bëhen më të vogla, gjatësia valore e dritës së emetuar zhvendoset nga e kuqja drejt së kaltërtës,” tha Lee. “Me fjalë të tjera, madhësia e nanokristalit të pikëzës kuantike përcakton ngjyrën e tij.”

 

Inxhinieria pas filmeve me pikëza kuantike

 

“Filmi me pikëza kuantike është thelbi i televizorëve QLED — një dëshmi e ekspertizës teknike të thellë të Samsungut.” — Doh Chang Lee, Instituti Korean i Avancuar për Shkencë dhe Teknologji

 

Pikëzat kuantike kanë tërhequr vëmendje në një gamë të gjerë fushash, përfshirë panele diellore, fotokatalizën, mjekësinë dhe kompjuterat kuantikë. Megjithatë, industria e ekraneve ishte e para që e komercializoi me sukses këtë teknologji.

 

"Një nga arsyet pse Samsung ka fokusuar vëmendjen te pikat kuantike është se ato kanë maja jashtëzakonisht të ngushta të spektrit të emisionit," tha Sohn. “Gjerësia e tyre e ngushtë dhe fluoreshenca e fortë i bën ato ideale për riprodhimin e saktë të një spektri të gjerë ngjyrash.”

 

Për të shfrytëzuar në mënyrë efektive pikëzat kuantike në teknologjinë e ekraneve, materialet dhe strukturat duhet të mbajnë një performancë të lartë gjatë kohës, edhe nën kushte të rënda. Samsung QLED arrin këtë përmes përdorimit të një filmi me pikëza kuantike.

 

“Riprodhimi i saktë i ngjyrave në një ekran varet nga sa mirë filmi shfrytëzon vetitë optike të pikëzave kuantike,” tha Lee. “Një film me pikëza kuantike duhet të plotësojë disa kërkesa kyçe për përdorim komercial, siç janë konvertimi efikas i dritës dhe tejdukshmëria.”

 

Filmi me pikëza kuantike që përdoret në ekranet Samsung QLED prodhohet duke shtuar një solucion me pikëza kuantike në një bazë polimere të ngrohur në një temperaturë shumë të lartë, duke e shtrirë atë në një shtresë të hollë dhe pastaj duke e ngurtësuar. Edhe pse kjo mund të duket e thjeshtë, procesi i vërtetë i prodhimit është shumë kompleks.

 

“Është si të përpiqesh të përzieš me kujdes pluhurin e kanellës në mjaltë ngjitës pa krijuar grumbuj — një detyrë jo e lehtë,” tha Sohn. “Për të shpërndarë njëlloj pikëzat kuantike nëpër tërë filmin, duhet të merren parasysh disa faktorë si materialet, dizajni dhe kushtet e përpunimit.”

 

Pavarësisht këtyre sfidave, Samsung e shtyu teknologjinë në kufijtë e saj. Për të siguruar qëndrueshmëri afatgjatë në ekranet e saj, kompania zhvilloi materiale polimere të pronësishme të optimizuara posaçërisht për pikëzat kuantike.

 

“Ne kemi ndërtuar një ekspertizë të gjerë në teknologjinë e pikëzave kuantike duke zhvilluar filma pengues që bllokojnë lagështirën dhe materiale polimere që mundësojnë shpërndarjen e njëtrajtshme të pikëzave kuantike,” shtoi ai. “Përmes kësaj, ne jo vetëm që arritëm prodhim masiv, por gjithashtu zvogëluam kostot.”

 

Falë këtij procesi të avancuar, filmi me pikëza kuantike i Samsungut ofron një shprehje të saktë të ngjyrave dhe efikasitet të jashtëzakonshëm të dritës — të gjitha të mbështetura nga qëndrueshmëria më e lartë në industri.

 

“Ndriçimi matet zakonisht në nita, me një nit ekuivalent me ndriçimin e një qiriri,” shpjegoi Sohn. “Ndërsa LED-et konvencionale ofrojnë rreth 500 nita, ekranet tona me pikëza kuantike mund të arrijnë 2,000 nita ose më shumë — ekuivalent me 2,000 qirinj — duke arritur një nivel të ri të cilësisë së imazhit.”

 

Duke shfrytëzuar pikëzat kuantike, Samsung ka përmirësuar ndjeshëm si ndriçimin ashtu edhe shprehjen e ngjyrave — duke ofruar një eksperiencë vizuale që nuk është parë kurrë më parë. Faktikisht, televizorët Samsung QLED arrijnë një shkallë riprodhimi ngjyrash që tejkalon 90% të hapësirës ngjyrë DCI-P3 (Digital Cinema Initiatives – Protocol 3), standardi për saktësinë e ngjyrave në kinemanë digjitale.

 

“Edhe nëse keni krijuar pikëza kuantike, duhet të siguroheni që ato të kenë stabilitet afatgjatë për t'u përdorur,” tha Lee. “Teknologjitë e sintezës së pikave kuantike dhe prodhimit të filmeve të bazuara në fosfide indiumi (InP) që u udhëhoqen nga industria janë një dëshmi e ekspertizës së thellë teknike të Samsungut.”

Televizorët Real QLED përdorin pikëza kuantike për të krijuar ngjyrat

 

“Legjitimiteti i një televizori me pikëza kuantike qëndron nëse ai përdor ose jo efektin e kufizimit kuantik.” — Taeghwan Hyeon, Universiteti Kombëtar i Seulit

 

Me rritjen e interesit për pikëzat kuantike në industrinë e teknologjisë, një gamë e gjerë produktesh ka hyrë në treg. Megjithatë, jo të gjithë televizorët që mbajnë etiketën e pikëzave kuantike janë të njëjtë — pikëzat kuantike duhet të kontribuojnë mjaftueshëm në cilësinë reale të imazhit.

 

“Legjitimiteti i një televizori me pikëza kuantike qëndron nëse ai përdor ose jo efektin e kufizimit kuantik,” tha Hyeon. “Kërkesa e parë dhe thelbësore është përdorimi i pikëzave kuantike për të krijuar ngjyrën.”

 

"Për t'u konsideruar një televizor i vërtetë me pikëza kuantike, pikëzat kuantike duhet të shërbejnë si materiali kryesor i konvertimit të dritës ose i emetimit të dritës," tha Lee. "Për pikëzat kuantike që konvertojnë dritën, ekrani duhet të përmbajë një sasi të mjaftueshme pikëzash kuantike për të thithur dhe konvertuar dritën blu që emetohet nga njësia e dritës së pasme."

 

“Filmi me pikëza kuantike duhet të përmbajë një sasi të mjaftueshme pikëzash kuantike për të funksionuar në mënyrë efektive,” përsëriti Sohn, duke theksuar rëndësinë e përmbajtjes së pikëzave kuantike. “Samsung QLED përdor më shumë se 3,000 pjesë për milion (ppm) materiale pikëza kuantike. 100% e ngjyrave të kuqe dhe të gjelbra krijohen përmes pikëzave kuantike.”

 

Samsung filloi zhvillimin e teknologjisë së pikëzave kuantike në vitin 2001 dhe, në vitin 2015, prezantoi televizorin e parë në botë pa kadmium me pikëza kuantike — SUHD TV. Në vitin 2017, kompania lançoi linjën e saj premium QLED, duke forcuar më tej udhëheqjen e saj në industrinë e ekraneve me pikëza kuantike.

 

Në pjesën e dytë të kësaj serie intervistash, Samsung Newsroom hedh një vështrim më të thellë se si Samsung jo vetëm që komercializoi teknologjinë e ekraneve me pikëza kuantike, por gjithashtu zhvilloi një material pikëza kuantike pa kadmium — një inovacion i njohur nga kërkuesit që fituan Çmimin Nobel në Kimi.

 

 

 

Rreth Samsung Electronics

 

Samsung frymëzon botën dhe formëson të ardhmen me ide dhe teknologji transformuese. Kompania po ripërcakton botën e televizorëve, telefonave inteligjentë, pajisjeve të veshura, tabletave, pajisjeve shtëpiake, sistemeve të rrjetit dhe kujtesës, sistemit LSI, fonderit dhe zgjidhjeve LED, dhe po ofron një përvojë të lidhur pa probleme përmes ekosistemit të saj SmartThings dhe bashkëpunimit të hapur me partnerët. Për të rejat më të fundit, ju lutemi vizitoni "Samsung Newsroom" në https://www.samsung.com/al/.