Vokietijos fizikai pasiekė proveržį, kuris priartina mus prie ateities, kurioje „Full HD“ raiškos ekranai galės tilpti ant tokio mažo paviršiaus kaip, pavyzdžiui, smeigtuko galvutė. Tai tapo įmanoma dėl naujai sukurto, iki šiol mažiausio pasaulyje šviesą skleidžiančio pikselio.
Julius-Maximilians-Universität Würzburg tyrėjų komanda sukūrė mažiausią iki šiol žinomą šviesą skleidžiantį pikselį, kurio matmenys siekia vos 300 x 300 nanometrų. Toks pasiekimas atveria visiškai naujas galimybes ekranų technologijų srityje, ypač kalbant apie išmaniuosius akinius ir papildytosios realybės sprendimus.
Pikselis smeigtuko galvutės dydžio pranoksta „microLED“ ir atveria naują ekranų erą
Norint suvokti šio pasiekimo mastą, verta prisiminti, kad nanometras yra viena milijardinė metro dalis. Jei įsivaizduotume, jog nanometras yra teniso kamuoliuko dydžio, tai metras būtų prilygintinas visai Žemei. Naujasis pikselis yra 300 x 300 nanometrų dydžio, o standartiniai OLED pikseliai paprastai siekia apie 5 x 5 mikrometrus. Tai reiškia, kad vokiečių sukurtas sprendimas yra daugiau kaip šešiolika kartų mažesnis kiekvienu matmeniu.
Dar įspūdingesni yra ryškumo matavimai: šis miniatiūrinis pikselis pasiekia apie 3000 kandelių kvadratiniam metrui, t. y. parametrus, prilygstančius pilno dydžio įrenginiams. Vadinasi, miniatiūrizavimas nepaaukojo šviesos kokybės. Pasekmės gali būti milžiniškos – naudojant tokius pikselius, būtų galima sukurti „Full HD“ (1920 x 1080 pikselių) raiškos ekraną, teoriškai telpantį vieno kvadratinio milimetro plote.
Toks miniatiūrizavimo lygis atveria naujas galimybes dėvimiems įrenginiams. Išmanieji akiniai galėtų rodyti beprecedentės raiškos vaizdus, o papildytosios ir virtualiosios realybės įrenginiai taptų daug lengvesni ir kompaktiškesni. Vis dėlto, kaip dažnai nutinka, kelias nuo laboratorinio prototipo iki masinės gamybos paprastai būna sudėtingas.
Naujoviškas būdas spręsti pikselių miniatiūrizavimo problemas ir tolesni iššūkiai
Bandant tiesiogiai sumažinti esamas OLED technologijas, susiduriama su fundamentaliais fizikiniais apribojimais. Šimtų nanometrų masteliu elektronai linkę rinktis trumpiausią kelią, todėl elektros srovė „pabėga“ į aštrius kraštus ir kampus, o metalo atomai migruoja ten, kur elektrinis laukas stipriausias.
Würzburgo tyrėjai šią problemą išsprendė įvesdami izoliaciją ir apvalią nanoangą, kuri verčia krūvį įšvirkšti tiksliai antenos centre. Šis sprendimas turi ir naudingą šalutinį efektą: toks išdėstymas ne tik apsaugo šviesą skleidžiančią sluoksnį, bet ir taip formuoja optinį spinduliavimą, kad šviesa efektyviau išeina iš struktūros.
Tokiu masteliu spinduliavimą lemia plazmoniniai efektai, o ne klasikinė Fresnelio optika, todėl tampa įmanoma suderinti aukštą ryškumą ir labai mažą dydį – parametrus, kurie paprastai vienas kitam prieštarauja.
Mokslininkai planuoja toliau tobulinti šią technologiją. Šiuo metu jų prioritetai – didesnis efektyvumas ir visos RGB spalvų gamos išplėtimas. Kol kas nanopikseliai skleidžia oranžinę šviesą, tačiau vyksta darbai, siekiant užtikrinti viso spalvų spektro atkūrimą.
2025 m. spalio 22 d. žurnale „Science Advances“ publikuotas tyrimas pristato ne tik koncepcijos įrodymą, bet ir potencialiai masteliui pritaikomą sprendimą būsimoms komercinėms taikoms. Aprašyta metodika gali turėti didelę reikšmę itin aukštos raiškos ekranų ir kitų nanooptoelektroninių sistemų plėtrai.
Gamybos procesas pasižymi aukštu pakartojamumu – daugiau kaip devyniasdešimt procentų sukurtų pikselių veikia tinkamai. Tai itin svarbus parametras, norint technologiją komerciškai pritaikyti ir integruoti į didesnes ekrano matricas.
Ši technologija gali būti naudojama ne tik vartotojiškuose ekranuose. Ji perspektyvi ir pažangiuose medicininiuose, moksliniuose bei pramoniniuose įrenginiuose, kuriems reikia ypač didelės raiškos labai mažame plote. Nors iki masinės komercializacijos, tikėtina, dar praeis nemažai laiko, pirmasis žingsnis link ekranu, kurių dydis prilygsta smiltelės grūdeliui, jau žengtas.
