Forskare vid Queen's University Belfast har arbetat som en del av ett internationellt team för att utveckla en ny process, vilket kan leda till en ny generation av högupplösta (HD), banar väg för ljusare, lättare och mer energieffektiva TV-apparater och smarta enheter.

Drottningens forskare har arbetat tillsammans med ett team av experter från Schweiz (ETH Zürich, Empa—Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology), USA (Florida State University) och Taiwan (National Taiwan University of Science and Technology, National Synchrotron Radiation Research Centre).

Teamets resultat, som har rapporterats i Vetenskapens framsteg , avslöjar att när kvantprickar - små fläckar av halvledarfläckar som är uppskattade för sina skarpa färger - samlas ihop är de mer fluorescerande, ger ett brett utbud av färger.

Genom projektet, kvantprickar innehållande metylammoniumblybrom (MAPbBr3) skapades. Experterna fann att genom att skapa lamellstrukturer - fina lager, växlande mellan olika material - det mänskliga ögats svar på det synliga ljuset var mycket högt. Detta innebär att materialet återutsände mycket av det ljus som det absorberade och mycket ljusa färger skapades. Teamet har döpt denna process till aggregationsinducerad emission (AIE).

Queen's University-teamet leds av Dr Elton Santos från School of Mathematics and Physics.

Dr Santos sa:"Genom denna forskningsupptäckt, vi räknar med att antalet färger som en display kan visa kan ökas med mer än 50 procent. I praktiken, det betyder att vi kan ha en ny typ av "high-definition" på grund av antalet färgkombinationer som materialet kan visa. Därför, nästa HD-generation är bara tre till fyra år bort."

Professor Chih-Jen Shih som skapade kvantprickarna och ledde undersökningen vid ETH Zürich, kommenterade:"Normalt är kvantutbytet, som bestämmer ljusstyrkan, försämras avsevärt när kvantprickar aggregerar, bildar kristallina fasta ämnen. Dock, våra undersökningar visar att ljusare nivåer är möjliga på grund av den nya fotoniska processen som vi har upptäckt och har kallat aggregeringsinducerad emission (AIE)."

Dr Santos sa:"Denna AIE-process kan revolutionera kvaliteten på färgerna i TV-apparater eftersom basfärgerna är röda, blått och grönt. Med AIE kan vi skapa den ljusaste gröna färgen som någonsin uppnåtts av något nanomaterial. När denna ljusgröna har integrerats med de andra två färgerna, antalet nya färgkombinationer kan överstiga vad som för närvarande är möjligt. Den senaste QD-tekniken, som precis ska släppas på marknaden, tillåter en miljard färger, vilket är 64 gånger mer än en genomsnittlig TV. Dock, vad använder vi den process vi har upptäckt, vi kan faktiskt göra det här ännu bättre."

Professor Shangchao Lin, som ledde forskningen vid Florida State University, sa:"Våra fynd visar också att perovskit-nanokristallerna avger ljus extremt snabbt och är mycket energieffektiva. Detta innebär minskning av elförbrukningen, och konsekvent färguttryck under en lång livslängd."

Forskarna letar för närvarande efter liknande processer för blå och röda färger så att de kan skapa den "heliga gralen" av skärmvisningar, som skulle replikera alla färger som kan fångas av det mänskliga ögat.

När det gäller tidsskalor, Professor Shih säger att forskningen nästan är redo för kommersialisering:"De återstående uppgifterna kommer att vara att förbättra stabiliteten hos dessa föreningar och att säkerställa att de tål höga temperaturer, fukt och elektrisk energi som appliceras."