Германски учени създадоха най-малкия пиксел в света

Учени от Германия са измамили класическата оптика, като са създали най-малкия пиксел в света с размери само 300 × 300 nm. Пикселът свети с оранжева светлина с дължина на вълната два пъти по-голяма от неговия размер. Пикселите с такъв размер ще помогнат за създаването на носими дисплеи с Full HD екрани на площ по-малка от 1 mm², сравнима с размера на маково семе – преобръщайки света на виртуалната и разширената реалност с главата надолу.

Откритието е направено от физици от Юлиус-Максимилианския университет във Вюрцбург. Създаденият от тях пиксел използва същите материали като органичните светодиоди (OLED). Яркостта на миниатюрния пиксел съвпада с интензитета на светене на наличните в търговската мрежа пиксели с размери 5 × 5 µm, въпреки че разликата в размерите им е стократно по-голяма.

Разработката се основава на създаването на оптична антена, изработена от злато, която едновременно служи като проводящ електрод и усилва излъчването на светлина.

Резултатите от разработката са публикувани в списание Science Advances и откриват пътя към ултракомпактни дисплеи за носими устройства – например, вградени в очила или дори в контактни лещи.

Огромен проблем за намаляването на размера на пиксела беше произтичащата от това неравномерност в силата на тока, подаван към зоната на пиксела, излъчваща светлина. Обикновеното мащабиране би довело до антенен електрод с правоъгълна форма. При тази геометрия по-силни токове биха протичали от ъглите на антената, където концентрацията на електромагнитното поле би била максимална. Това би довело до неравномерно светене на пиксела и бързо би го извадило от строя – по-специално поради електрохимичния пренос на златни атоми, които бързо биха се разраснали като нишки и биха довели до късо съединение на структурата.

За да протича токът към златната антена равномерно, учените покриват електрода с изолационен материал и оставят в свободния му център кръг с диаметър 200 nm. Над този кръг са разположени няколко слоя органичен материал. Именно в него се появява светенето: електроните в стъклото рекомбинират с дупките и се появяват фотони. Отгоре е разположен друг електрод, който осигурява потока от електрони към златната антена през стека от пиксели.

Получените нанопиксели демонстрират стабилна работа в продължение на две седмици при нормални условия, като ефективността на луминесценция за оранжева светлина е около 1%. Яркостта е постигната благодарение на двойната роля на антената като електрод и като усилвател на светлината. Както и при конвенционалните OLED, технологията осигурява наситен черен цвят при липса на ток, богати нюанси и енергийна ефективност.

Тези пиксели позволяват създаването на дисплеи с Full HD резолюция (1920 × 1080 пиксела) на площ от само 1 mm² – идеална за интегриране в AR/VR очила без стърчащи компоненти.

В бъдеще учените обещават да разширят цветовата гама до RGB и да подобрят ефективността на луминесценцията. Ако това се случи, подобни решения ще доведат до революция в носимите джаджи, като ще направят дисплеите и проекторите компактни и дискретни.