È risaputo che immergere una mela sbucciata in acqua salata previene l'ossidazione e l'imbrunimento, ma sapevi che l'acqua salata può anche proteggere i fragili materiali a punti quantici (QD)? Un team di ricerca guidato dal Prof. Chen Hsueh-Shih del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la National Tsing Hua University di Taiwan ha recentemente sviluppato la prima tecnica a getto d'inchiostro al mondo per l'utilizzo di acqua salata per incapsulare materiali QD, che non solo resiste alla corrosione dell'acqua e dell'ossigeno, ma può anche essere stampato uniformemente come pellicola di plastica flessibile su un array di micro LED per l'uso in schermi pieghevoli ad alta risoluzione per telefoni cellulari, bicchieri, eccetera.

Per creare display ultrasottili e pieghevoli con una risoluzione più elevata, maggiore luminosità, e una durata maggiore per l'uso negli occhiali utilizzati nella realtà aumentata (AR) e nella realtà virtuale (VR), e per orologi e altri dispositivi elettronici indossabili, Mela, Samsung, e altri importanti produttori di pannelli hanno investito molto nello sviluppo di micro LED per sostituire i display OLED attualmente in uso.

La disposizione di milioni di micro-LED di dimensioni inferiori a 100 μm su un substrato presenta alcune grandi difficoltà. Secondo Chen, molti produttori utilizzano un metodo di stampaggio per spostare milioni di rosso, verde, e micro LED blu uno per uno al substrato, ma se solo qualche chip non si attacca, lo schermo sarà rovinato da pixel difettosi.

Un modo per risolvere questo problema è utilizzare la stampa a getto d'inchiostro per stampare micro pixel invece di spostare i micro LED, che è più efficiente e conveniente. Però, quando la soluzione QD viene espulsa dalla stampante a getto d'inchiostro, la convezione avviene all'interno delle goccioline, spingendo il materiale verso la periferia, lasciandolo distribuito in modo non uniforme, con un colore più chiaro al centro e un colore più scuro alla periferia, simile nell'aspetto al cosiddetto "fenomeno dell'anello di caffè" visto in una goccia di caffè caduta su una superficie chiara.

Aggiungendo acqua salata (una soluzione di cloruro di sodio) alla soluzione QD, Il team di ricerca di Chen ha incapsulato con successo i QD, che si è formato in cristalli, quello che Chen descrive come "afferrare i punti quantici e condensarli in punti uniformemente distribuiti". Questi QD incapsulati sono anche più stabili e resistenti alla corrosione, come mele ammollate nell'acqua salata.

Il membro del team che ha avuto l'idea di immergere i punti quantici in acqua salata è stato il dottor Ho Shih-Jung, anche del Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso la National Tsing Hua University. Ha osservato da microfotografie che il materiale QD senza aggiunta di acqua salata si disperde in forme irregolari quando viene espulso da una stampante a getto d'inchiostro, ma aggiungendo acqua salata, si restringono gradualmente e convergono in cristalli uniformi e belli.

Secondo Ho, l'aggiunta di acqua salata alla soluzione QD consente inoltre di spruzzare goccioline più piccole, spiegando che la dimensione delle gocce delle attuali stampanti QD è di circa 30 μm a 50 μm, ma aggiungendo acqua salata la dimensione può essere ridotta fino a 3,7 μm, che è circa 1/20 del diametro di un capello umano, quindi la migliore risoluzione.

Questa ricerca innovativa è stata pubblicata in un recente numero di Materiali e interfacce applicati ACS , e il materiale che hanno sviluppato è attualmente in fase di brevetto negli Stati Uniti ea Taiwan.