"Công nghệ QLED của Samsung đã đóng vai trò then chốt trong việc đưa chấm lượng tử lên tầm ảnh hưởng đủ để được công nhận với Giải Nobel Hóa học." - GS. Taeghwan Hyeon, Đại học Quốc gia Seoul.

QLED của Samsung đã đóng vai trò then chốt trong việc đưa chấm lượng tử lên tầm ảnh hưởng đủ để được công nhận với Giải Nobel Hóa học." - GS. Taeghwan Hyeon, Đại học Quốc gia Seoul

Chấm lượng tử – hạt nano siêu nhỏ có khả năng phát sáng – từng là chủ đề thuần học thuật trong hàng thập kỷ. Nhưng kể từ năm 2015, khi Samsung giới thiệu dòng TV SUHD đầu tiên sử dụng chấm lượng tử không cadmium, công nghệ này đã bứt phá khỏi phòng thí nghiệm, tiến vào đời sống và góp phần mở đường cho giải Nobel Hóa học năm 2023.

Bước ngoặt: Loại bỏ cadmium, hướng tới thương mại hóa

Trong khi phần lớn các nghiên cứu chấm lượng tử ban đầu sử dụng cadmium – kim loại nặng bị hạn chế trong thiết bị điện tử do độc tính – Samsung lại chọn con đường khó: phát triển vật liệu thay thế thân thiện với sức khỏe và môi trường.

"Chúng tôi quyết không thỏa hiệp về an toàn," ông Sanghyun Sohn, Giám đốc Bộ phận Nghiên cứu Màn hình Tiên tiến tại Samsung Electronics, chia sẻ. "Dù một số quốc gia cho phép giới hạn cadmium ở mức 100 ppm, Samsung đặt ra tiêu chuẩn: hoàn toàn không cadmium."

Vật liệu thay thế cadmium là indium phosphide (InP) – một lựa chọn an toàn hơn nhưng khó tổng hợp hơn nhiều do cấu trúc hóa học phức tạp. Nếu chấm lượng tử dùng cadmium dễ đạt được cấu trúc ổn định với liên kết ion, thì indium lại tạo ra liên kết cộng hóa trị – yếu hơn và khó kiểm soát trong sản xuất.

Theo GS. Doh Chang Lee (KAIST), "Việc kiểm soát chất lượng chấm lượng tử indium phosphide là một thử thách kỹ thuật lớn mà chỉ vài đơn vị trên thế giới có thể vượt qua. Samsung đã làm được điều đó và tạo nên tiêu chuẩn mới cho toàn ngành."

Công nghệ tiên phong: Từ vật liệu đến sản phẩm thương mại

Năm 2014, Samsung phát triển thành công vật liệu chấm lượng tử không cadmium. Một năm sau, công ty chính thức ra mắt dòng TV SUHD thương mại sử dụng công nghệ mới – bước ngoặt mở ra kỷ nguyên hiển thị QLED.

Không chỉ dừng lại ở lõi phát sáng, Samsung phát triển cấu trúc ba lớp cho chấm lượng tử: lõi (core), vỏ bọc (shell) bảo vệ và lớp phối tử (ligand) ổn định hóa học. Hệ thống này giúp tăng hiệu suất phát sáng và độ bền, đưa QLED trở thành dòng TV hàng đầu phân khúc cao cấp.

Ba thành phần chính của chấm lượng tử

"Ban đầu, hiệu suất của indium phosphide chỉ đạt 80% so với loại có cadmium," ông Sohn tiết lộ. "Nhưng thông qua hàng nghìn thử nghiệm tại Viện Công nghệ Tiên tiến Samsung (SAIT), chúng tôi đã nâng hiệu suất lên mức ngang bằng, đồng thời đảm bảo độ bền trên 10 năm."

QLED định hình xu hướng nghiên cứu toàn cầu

Theo các nhà khoa học, sự kiện Samsung thương mại hóa TV chấm lượng tử đã tạo ảnh hưởng lớn đến giới nghiên cứu.

"Trước đây, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào lý thuyết và tổng hợp vật liệu," GS. Doh Chang Lee cho biết. "Từ sau khi Samsung ra mắt QLED, xu hướng dịch chuyển rõ rệt sang ứng dụng thực tiễn – đặc biệt là trong lĩnh vực hiển thị."

Không chỉ đóng vai trò "ứng dụng đi đầu", Samsung còn giúp chấm lượng tử được công nhận rộng rãi trong cộng đồng khoa học, qua đó góp phần tạo nên thành tựu giải Nobel Hóa học 2023 dành cho ba nhà khoa học: Bawendi, Brus và Yekimov.

"Không có thương mại hóa, sẽ rất khó để công nghệ này được công nhận bởi Nobel," GS. Hyeon nhận định. "QLED là ví dụ điển hình về việc khoa học phục vụ đời sống."

Mở đường cho thế hệ hiển thị tiếp theo

Sau QLED, Samsung tiếp tục dẫn top đầu đổi mới với TV QD-OLED – dòng màn hình đầu tiên tích hợp chấm lượng tử vào cấu trúc OLED, cho màu sắc sống động, độ tương phản cao và màu đen sâu hơn.

So sánh cấu trúc LCD, QLED và QD-OLED

Với tầm nhìn xa, Samsung đã và đang phát triển chấm lượng tử tự phát sáng, cho phép hiển thị trực tiếp ba màu cơ bản (đỏ, xanh lá, xanh dương) mà không cần nguồn sáng phụ – bước tiến lớn hướng tới thế hệ màn hình mới, phù hợp với thực tế ảo (VR), thực tế tăng cường (AR) và thiết bị di động siêu nét.

"Chúng tôi muốn tạo ra trải nghiệm hiển thị sống động đến mức khiến người xem quên rằng họ đang nhìn vào một chiếc màn hình," ông Sohn chia sẻ. "Và chấm lượng tử là công nghệ đưa chúng tôi tiến gần hơn tới mục tiêu đó."