В Швейцарии разработаны миниатюрные светодиоды, бьющие рекорды по размеру

Новости МирТесен

Швейцарские исследователи разработали органические светодиоды, являющиеся самыми миниатюрными в мире и уступающие в размерах ширине человеческой клетки в сто раз. Эта инновация позволит создавать дисплеи с беспрецедентным разрешением, улучшать микроскопические изображения и применять принципы фазированной антенной решетки в оптике для управления и фокусировки световых потоков без использования механических компонентов. Ученые во главе с Чи-Джен Шихом, доцентом химической инженерии ETH Zurich, создали новый метод производства органических светоизлучающих диодов (OLED) в один этап, что позволяет преобразовывать электрическую энергию в видимый свет.

Использование инновационной технологии позволило исследователям существенно сократить размеры пикселей OLED. По словам аспиранта ETH Zurich Джиу О, диаметр самых маленьких разработанных ими пикселей достигает примерно 100 нанометров, что в 50 раз меньше, чем у существующих решений. Чтобы продемонстрировать потенциал технологии, группа ученых создала логотип университета из 2800 отдельных диодов. Полученная конструкция имела высоту всего 20 микрометров, что сопоставимо с размером одной человеческой клетки.

Томмазо Маркато, работающий в Департаменте химии и прикладных бионаук ETH Zurich, отметил, что новый метод позволяет добиться увеличения максимальной плотности пикселей приблизительно в 2500 раз по сравнению с предыдущими технологиями. Размер каждого пикселя составляет около 0,2 микрометра (200 нанометров), что соответствует теоретическому разрешению порядка 50 000 пикселей на дюйм. Полученная плотность может найти применение в разработке дисплеев высокой чёткости для носимой электроники и устройств с дисплеями ближнего поля.

Основное достоинство заключается в том, что длина волны новых диодов меньше длины волны видимого света, что обеспечивает возможность точного контроля над излучаемым светом. При расположении таких пикселей в непосредственной близости световые волны от соседних диодов начинают взаимодействовать, что приводит к усилению или ослаблению света. Аналогичный принцип применяется в фазированных антенных решётках для электронного управления и фокусировки световых пучков без использования механических элементов. По словам Маркато, когда две световые волны одного цвета пересекаются на расстоянии, которое меньше половины их длины волны, они начинают оказывать влияние друг на друга.

Данная технология может быть использована в голографических дисплеях, компактных лазерах, оптических системах для передачи информации, а также в улучшенных микроскопах и высокочувствительных биосенсорах, позволяющих выявлять сигналы от отдельных клеток. Кроме того, Маркато отметил, что в перспективе появится возможность объединять свет от нано-OLED матрицы в одном направлении для формирования мощных мини-лазеров.

При изготовлении диодов применялись шаблоны, созданные из нитрида кремния, толщина которых в три тысячи раз меньше, чем у металлических масок, используемых в обычном производстве OLED. По словам Джиу О, разработанная технология может быть непосредственно интегрирована в существующие литографические процессы, применяемые при производстве компьютерных чипов. Чи-Джен Ших полагает, что дальнейшие усовершенствования позволят объединять отдельные OLED в мета-пиксели, расположенные в пространстве, для формирования новых типов трёхмерных изображений и создания эффекта присутствия зрителя в трехмерном изображении.

Исследование было в научном журнале Nature Photonics.