Алексей Гусев: Ученые КФУ создали вещество для производства мониторов нового поколения

Алексей Николаевич, расскажите, как давно вы занимаетесь разработками новых органических долгоживущих веществ, способных преобразовывать поглощаемую ими энергию в световое излучение?

Человечество от темных времен Средневековья движется к светлому будущему, и это будущее помогают строить источники освещения. Мы переходили от факелов и масляных светильников к газовым горелкам, после них появились электрические лампы накаливания, ближе к 70-м годам прошлого века появились новые источники света – люминесцентные лампы, сейчас мы гордимся нашими диодными яркими фонариками. Работы по исследованию различных источников света привели в том числе и к созданию цветных мониторов и дисплеев. Мы привыкли, что все они уже достаточно хорошо передают всю цветовую гамму, хотя это было и не всегда. Старшее поколение помнит «цветные» телевизоры семидесятых годов, на которых цветная палитра была крайне небольшой. Если смотреть на любой дисплей, то он состоит всего из трех точек (пикселей): зеленой, красной и синей. Эти точки научились получать довольно давно, так и появилось цветное телевидение. Но ранее пиксели создавались на основе неорганических материалов, так называемых кристаллофосфоров. Они яркие, но жесткие, и любой экран на их основе представляет собой жесткую конструкцию.

Научное общество не стоит на месте, и ученые открыли новый класс соединений, которые дают достаточно большую цветовую палитру, но уже на основе органических соединений. Ранее электричество и органика считались несовместимыми вещами. Только в 90-е годы XX века японские исследователи смогли создать первое устройство, которое светилось при пропускании электрического тока, но ток проходил уже через органический материал. В 2000-х годах хлынула волна по этому направлению разработок, и ученые начали получать органические вещества, которые светятся при пропускании электрического тока. Тогда же и нам пришла идея заниматься органическими люминофорами, но украинские годы были тяжелыми для крымской науки: идей было много, а их реализация была затруднительной. Мы как химики получали различные вещества, но нам совершенно негде было их исследовать. Только с 2014 года, когда нам начали выделять средства на закупку оборудования, и мы приобрели хорошие приборы, обустроили инструментальный парк, это стало возможно.

Значит, вы занимаетесь этими разработками уже около десяти лет. Что же тогда в них нового?

Все пытаются сделать акцент на факторе прорыва в исследованиях. Конечно, плох тот ученый, который не мечтает получить Нобелевскую премию, но мы, когда ставим задачу заниматься наукой, прекрасно понимаем, что основная задача – не совершить прорыв в каких-то отраслях, а держаться на гребне волны научного развития, то есть не отставать от уровня передовых исследований. Ведь планомерная регулярная работа в своей области всегда дает результаты. Безусловно, то, чем мы занимаемся, это серьезная работа, которая дает задел по материаловедению на ближайшие 10-15 лет и имеет большие перспективы. Разработками в области органических люминофоров занимаются многие группы ученых по всему миру. В то же время пока невозможно предугадать, чья лаборатория «выстрелит» – нашего университета, американских, европейских университетов или лаборатория компании Samsung, например. Это покажут время и рынок. Мы можем говорить уверенно, что у нас открытие мирового масштаба, но рынок может распорядиться иначе. Сейчас мы можем говорить о том, какое мы место занимаем в общей тенденции развития исследований.

© Пресс-служба КФУ/ Андрей Черногородов

В чем же заключается суть ваших исследований и каковы перспективы применения новых веществ?

Мы сумели синтезировать синий люминофор – получили новое органическое вещество, которое генерирует синий цвет при пропускании электрического тока. Сразу после этого нами заинтересовались прикладные исследователи – физики, материаловеды. С нашей группой ученых связались выходцы из Томского университета, которые сейчас работают в Стокгольме и Вроцлавском политехническом университете, и предложили попробовать применить полученное нами вещество. Буквально летом мы отправили им образцы и очень скоро получили обратную связь. Коллегам очень быстро удалось, используя наше вещество, сделать небольшое устройство с идеальным синим цветом, то есть наша идея долгоживущих люминофоров сработала. Теперь мы пытаемся сделать все три цвета именно из таких веществ, чтобы получить полную цветную картинку из собственных материалов.

На первый взгляд, ничего сверхнового в этом нет. На самом деле это не так. Создавая источники света на основе органических материалов, мы получаем в первую очередь гибкость. Потому что органика – гибкая, как обычная полиэтиленовая пленка, и может принимать фактически самые разные формы, не нарушая целостности. Мы знаем, что такое LED-лампочки, буква O значит «органические». Плюсы таких дисплеев – это, во-первых, очень большой угол обзора. Если мы смотрим на нынешний монитор под углом, то изображение искажается, при больших углах его уже практически не видно. Для OLED-мониторов эффективный угол, при котором качество изображения сохраняется, составляет практически 175 градусов без потери качества изображения. Во-вторых, это очень энергоэкономные, энергосберегающие устройства. Речь идет буквально о работе от батареек при сохранении яркости и цветовых показателей. И самое главное – это гибкость. Это и самое сложное. Для того, чтобы получать полную цветную картинку, мы должны иметь три источника чистых цветов. Ведь у того же красного – сотни разнообразных оттенков, а для того, чтобы получать чистую цветопередачу, у нас должен быть идеальный красный цвет без всяких примесей. Также – идеальный зеленый и идеальный синий. Только тогда при их наложении мы получаем всю палитру. Наша работа заключалась в том, чтобы найти эти вещества. Чтобы готовое устройство хорошо работало, его срок службы без потери качества должен составлять не менее 10 тысяч часов беспрерывной работы. При этом службы самых хороших синих органических образцов составлял максимум тысячу часов. Основной нашей задачей было получение синих материалов.

Некоторые компании с мировой известностью уже заявили о создании мониторов нового поколения. В чем же различие их продукции от той, которую возможно будет создавать при помощи вашей разработки?

Действительно, многие крупные компании заявляют, что они уже создали OLED-мониторы. Это и правда, и не совсем то, что заявлялось в самом начале. Мы мечтали получить гибкий дисплей. Наши ученые стремятся к производству устройств, которые будут совместимы с любой поверхностью. Предположим, нам необходимо в реальном времени произвести съемку данных человеческого организма. Уже сейчас существуют различные смарт-часы, но это не прямой контакт с организмом. А произведенный на основе наших веществ гибкий монитор, представляющий из себя тоненькую пленочку с дисплеем 2x2, можно будет просто наклеить на руку, и он будет напрямую контактировать с тканями и показывать полную картину данных. Да, сегодня это звучит, как фантастика, но многие вещи, которыми мы пользуемся, еще несколько лет назад тоже звучали, как фантастика. Задача в том, что мы должны получить вещества, научиться наносить их на гибкую пленку и наклеивать ее на самые разные поверхности.

Samsung уже заявила, что сделала OLED-монитор. Их монитор действительно создан на основе органических материалов, но он не является гибким, потому что там по-прежнему использована жесткая матрица. Они используют органические материалы в качестве источника света, но еще не делают гибкий дисплей, а именно ради этого все и затевалось.

Ученые каких стран занимаются совместно с химиками КФУ разработкой новых веществ и получения с их помощью органических люминофоров?

Идея была наша, но это – результат работы целой группы ученых. Это наши друзья из Швеции, Австрии, Японии, и Института общей и неорганической химии РАН. Мы все – единомышленники, работаем в одном направлении и именно это помогает получать результаты. в науке по-другому никак нельзя. Такие науки, как химия, физика, биология, не знают географических границ. Наша работа – это пример междисциплинарного, межрегионального и международного взаимодействия.

Если немного заглянуть в будущее и помечтать, то в какой области продукт на основе вашей разработки найдет свое применение?

В первую очередь это электроника, крупные производства по созданию дисплеев и мониторов нового поколения. В данном случае мы говорим об импортозамещении. Думаю, если будут на этот продукт частные инвесторы, то государство их в этом поддержит. Этот рынок можно заполнить. Однако только в том случае, когда к этому подключатся хорошие маркетологи. На базе крупных промышленных центров нашей страны возможно наладить такое производство.