以商业思维进行化学研发
2022 年 3 月 7 日
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SmartKem 的首席科学家谈缩放材料、有机半导体和量子点。
作者：劳拉-比斯顿
插图：阿兰-马蒂亚斯
贝弗利-布朗博士是可印刷电子领域的终极专家。自 20 多年前有机半导体技术诞生以来，她就一直从事这一领域的工作，是世界上有机半导体技术领域的顶尖专家之一，而有机半导体技术正是推动显示技术发展的化学因素。
作为一名材料科学家，布朗博士拥有丰富的职业经验，他曾在格拉斯哥大学获得合成有机化学博士学位，在帝国化学工业公司的新科学研究小组工作了18年，在2014年加入SmartKem之前，还曾在Zeneca和国家工艺创新中心（CPI）工作过。
首席科学家说，自 1999 年以来，她在有机电子领域看到了材料性能的巨大进步
目前]的关键挑战是让业界接受我们开发的成套材料"。
布朗博士和她的团队致力于为有机薄膜晶体管 (OTFT) 和微型 LED（尺寸约 0.1 毫米）提供动力的化学研究，并帮助开发了全阵列局部调光 (FALD) 工艺，该工艺可在分段式背光单元中局部控制 LED 的亮度，以增强图像的对比度。
SmartKem 目前拥有令人印象深刻的 16 个专利家族、122 项已授权专利和 30 项正在申请的专利，此外还有一个庞大的公司商业秘密库。
虽然我们大多数人在观看电视或笔记本电脑的液晶显示屏时都能看到明亮、多彩的像素，但如果没有合适的电子设备来驱动它们，它们就无法发光并产生美妙的色彩。
正如布朗博士所说，"它的性感之处在于色彩表现力"。
在显示屏的最里面，你会看到她的作品和 SmartKem 的有机化学品，它们被制造成数以万计的微米级有机场效应晶体管，驱动着生成图像的红、绿、蓝像素。
"无论是 OLED 显示器还是 LCD 显示器，它们都需要晶体管背板来生成图像，"布朗博士解释道。"如果没有这些看不见的'后室'发明，你就无法在显示屏前端获得真正的高分辨率、高对比度图像"。
她补充说，局部调暗背光源可为最终用户带来绝妙的图像效果。"色彩亮度要好得多，对比度非常高，[这]意味着像液晶显示器（LCD）这样非常古老的技术获得了新生，[能够]与更昂贵的 OLED 电视竞争"。
SmartKem 开发了有源有机半导体元件和所有配套的无源夹层化学成分，从而发明了一种极其稳定的有机电子技术平台。
"我们销售六种油墨，这些油墨用于制造整个晶体管背板，"布朗博士说。"我们要做的就是制造出可以在环境中使用的即用型油墨，这样在工业规模的制造过程中就不需要非常小心地保护它们了"。
"[这是]显示器制造商只需投入少量资金就能在生产线上使用的东西"。
半导体与量子点的结合
虽然有机晶体管最初可能用于液晶显示器或电泳显示器（亚马逊 Kindle），但布朗博士注意到这门科学正在指纹识别和生物传感器等应用领域获得越来越多的关注。
她说："这意义重大，""我认为我们将看到这项技术迁移到传感应用和安全应用中......"。......塑料电子产品的保形性正蓄势待发......"
我认为，短期应用将在显示器领域。
该计划旨在为先进显示器制造新一代低成本解决方案印刷 microLED 和量子点材料。
在这笔交易中，布朗博士的角色将是发明有机化学，这很适合她。
"她解释说，合作的第一步和短期成果将是建立一个完整的显示原型。
利用 SmartKem 的背板晶体管和 microLED 以及 Nanosys 的量子点增强技术，最终产品将是一款高亮度、高对比度、高色域的显示屏，可与 OLED 显示屏相媲美。
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从长远来看，将对添加剂印刷技术进行评估，以提供全印刷显示器，在这种显示器中，有机晶体管和电致发光量子点可在低温下直接沉积到所选的基底上。
此次合作的目标是实现完全解决方案的印刷显示屏--印刷包括晶体管和所有电子器件在内的每一层--这将对行业产生真正的颠覆性影响。
长期发明
对于那些期待显示技术下一个最佳成果的人来说，深入研究高级化学可能会让他们望而生畏，但布朗博士似乎对未来几个月她和她的团队要做的工作充满信心。
根据她的经验，作为科学家的巨大挑战和回报之一就是 "不乏需要解决的技术问题"。
她笑着承认："我可以说，80% 的时间，你都在绝望的谷底（事情不成功）。"80%是绝望谷，20%是兴奋谷"。
布朗博士回忆说，非晶硅和氧化铟镓锌花了近 20 年的时间才在生产中得到充分优化。
因此，她一直把目光投向地平线。
她说，如今，SmartKem 要做的是创造出在环境中配制并可随时使用的油墨，"这样就不需要非常小心地保护它们免受大气污染物的影响，[这样]显示器制造商就可以在生产线上使用它们，而只需投入最少的资金"。
未来--凭借 SmartKem 的 OTFT 背板，利用 Nanosys 的量子点技术制造 microLED 或 nanoLED 显示屏--显示屏的未来不仅光明，而且低功耗、高成本效益、坚固耐用、灵活轻便。
"布朗博士说："我对双方的合作感到非常兴奋。"双方在化学方面有很大的重叠。我认为我们将生产出非常好的产品。
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