PROFESSORI, SIR RICHARD FRIEND: MUOVIELEKTRONIIKAN KEHITTÄJÄ

Vuoden 2010 Millennium-palkittu Sir Richard Friendin tärkein innovaatio, orgaaninen LED, on merkittävä virstanpylväs muovipohjaisen elektroniikan kehityksessä. Myös niiden valmistuksessa käytetty liuosmenetelmä on ollut merkittävä edistysaskel. Sähköinen paperi, halvat painotekniikalla valmistetut orgaaniset aurinkokennot tai laajat valaisevat seinäpinnat ovat esimerkkejä hänen tutkimustyönsä mahdollistamista täysin uudenlaisista tuotteista.

Fysiikan Cavendish-professori, Cambridgen yliopisto, Iso-Britannia
Syntynyt tammikuussa 1953 Lontoossa, Englannissa.

Innovaation synty

1988 Cambridgen tutkijat valmistavat FET-transistorin polymeerimateriaaleista

1990 polymeeri-LEDit julkistetaan Nature-lehdessä

1995 polymeerirakenteiset aurinkopaneelit

2000 maailman ensimmäinen polymeeri-LED –värinäyttö tulostintekniikalla

2009 Google, Nokia, Samsung myyvät miljoonia OLED-kosketusnäytöllä varustettuja puhelimia, ensimmäinen OLED-tekniikalla toimiva valaisinpaneeli markkinoille

"Työstään muovimateriaaleihin pohjautuvan elektroniikan kehittäjänä. Hänen työnsä tuloksena on syntynyt tuotteita, jotka ovat energiatehokkaita ja vähentävät ympäristön kuormitusta. Polymeeripohjaiset materiaalit ovat merkinneet optoelektroniikan vallankumousta. Friendin työllä on ollut kauaskantoinen vaikutus uusien näyttölaitteiden, valaistuksen, mittalaitteiden ja aurinkopaneelien kehitykseen." - Kansainvälinen palkintolautakunta

Elektronisten laitteiden valmistuksessa eri materiaaleilla on omat tehtävänsä. Perinteinen elektroniikka luottaa epäorgaanisiin johdinmateriaaleihin, kupariin ja seostettuun piihin. Kuparijohtimet kuljettavat sähköä, piistä valmistetut puolijohdesirut hoitavat laskennan. Polymeerimuovit ovat eristeitä, siis erinomaisia materiaaleja johtojen suojakuoriksi tai kännykän kuorimateriaaliksi. Tai näin ainakin olemme perinteisesti uskoneet.

Tosiasiassa monien nykypuhelinten OLED-näytöt on valmistettu muovista. OLED (Organic Light Emitting Diode) tarkoittaa orgaanisesta muovimateriaalista valmistettua puolijohdevalonlähdettä, LEDiä. Materiaalia kutsutaan orgaaniseksi, koska polymeerimuovit ovat hiilipitoisia yhdisteitä, kuten kaikki elävätkin organismit.

Polymeerimateriaaleista valmistetut elektroniikkakomponentit mahdollistavat aivan uudenlaisten laitteiden rakentamisen. Pian saatamme nähdä 100-tuumaisen HD-television, joka on vain muutaman millimetrin paksuinen, ja joka voidaan rullata piiloon kuin valkokangas, tai paperinohuen seinäpinnoitteen, joka toimii koko seinän kokoisena valaisimena.

Richard Friendin innovaatiot ovat olleet merkkipaaluja muovielektroniikan kehityksessä. 1980-luvun lopulla hänen tutkimusryhmänsä havaitsi, että konjugoidut polymeerimuovit käyttäytyivät monin tavoin kuten epäorgaaniset puolijohteet. Pian he kehittivät polymeereistä toimivia puolijohdekomponentteja. Ymmärtäessään keksintönsä merkityksen Richard Friend, Donal Bradley ja Jeremy Burroughes jättivät polymeerivalmisteisen LEDin patenttihakemuksen huhtikuussa 1990.

Richard Friendin uraauurtavien keksintöjen seurauksena muovimateriaaleja hyödyntävä elektroniikka on kehittynyt laajaksi kansainväliseksi tutkimusalaksi, jonka ensimmäisiä tuloksia hyödynnetään jo teollisissa tuotteissa. Polymeeri-LEDit ovat jo käytössä pienikokoisissa näytöissä ja energiatehokkaita valaistussovelluksia kaupallistetaan parhaillaan. Polymeeriaurinkokennot ovat erittäin lupaava tapa kerätä aurinkoenergiaa edullisesti. Painotekniikalla valmistetut polymeeritransistorit mahdollistavat uudenlaisten, taipuisien tai jopa läpinäkyvien näyttöjen valmistamisen.

Muovielektroniikan tärkeä etu on puolijohdekomponenttien yksinkertainen valmistusmenetelmä. Epäorgaanisten puolijohteiden, kuten piikiekkojen, valmistus vaatii kallista tuotantoteknologiaa. Polymeeripuolijohteiden raaka-aineet voidaan liuottaa “musteiksi”, joiden avulla voidaan valmistaa virtapiirejä yksinkertaisin painomenetelmin normaalissa paineessa ja huoneenlämmössä.

Kansainvälisen elektroniikkateollisuuden valtava kiinnostus uutta teknologiaa kohtaan on helppo ymmärtää. Mahdollisuus rakentaa elektroniikkapiirejä mille tahansa pinnoille alhaisin kustannuksin, vieläpä menetelmällä joka voi olla yhtä yksinkertainen kuin pinnan maalaaminen, on houkutteleva. Muovielektroniikan keinoin voidaan valmistaa ennennäkemättömiä tuotteita.

Lue koko esittely (PDF)
Wikipedia-artikkeli muovielektroniikasta
Wikipedia-artikkeli orgaanisista LEDeistä
Optoelektroniikan ryhmä, Cavendish Laboratory

Kuvia ja videoita saatavilla mediapankista