Швейцарские учёные создали самые маленькие в мире светодиоды
Исследователи из Швейцарии создали самые маленькие в мире органические светодиоды, размер которых в 100 раз меньше ширины человеческой клетки. Эта разработка открывает путь к созданию дисплеев сверхвысокой чёткости, совершенствованию микроскопов и реализации принципов фазированной антенной решетки в оптике для управления и фокусировки света без движущихся частей. Группа учёных под руководством Чи-Джен Шиха, доцента химической инженерии в ETH Zurich, разработала новый одноэтапный метод производства органических светоизлучающих диодов (OLED), которые преобразуют электрическую энергию в видимый свет.
Благодаря новой технологии учёным удалось значительно уменьшить размер OLED-пикселей. Как сообщил аспирант ETH Zurich Джиу О, диаметр самых миниатюрных созданных ими пикселей составляет около 100 нанометров, что примерно в 50 раз меньше, чем у современных аналогов. Для демонстрации возможностей технологии команда сформировала логотип университета из 2800 отдельных диодов. Общая структура имела высоту всего 20 микрометров, что сопоставимо с размером одной человеческой клетки.
Томмазо Маркато, преподаватель Департамента химии и прикладных бионаук ETH Zurich, пояснил, что благодаря новому процессу максимальная плотность пикселей теперь примерно в 2500 раз выше, чем прежде. Размер каждого пикселя составляет около 0,2 микрометра (200 нанометров), что соответствует теоретическому разрешению примерно 50 000 пикселей на дюйм. Такая плотность может быть использована для создания сверхчётких экранов для носимых устройств и устройств с дисплеями ближнего поля.
Ключевым преимуществом является то, что новые диоды меньше длины волны видимого света, что позволяет с исключительной точностью управлять испускаемым светом. Когда такие пиксели расположены близко друг к другу, световые волны от соседних диодов взаимодействуют, усиливая или гася друг друга. Этот же принцип используется в фазированных антенных решётках для электронного управления и фокусировки световых пучков без механических движущихся частей. Как отметил Маркато, когда две световые волны одного цвета сходятся на расстоянии меньше половины их длины волны, они начинают взаимодействовать друг с другом.
Эта технология может найти применение в голографических дисплеях, миниатюрных лазерах, оптических системах для передачи данных, а также в усовершенствованных микроскопах и высокочувствительных биосенсорах, способных обнаруживать сигналы от отдельных клеток. Маркато также сообщил, что в будущем станет возможным объединять свет от нано-OLED матрицы в одном направлении для создания мощных мини-лазеров.
Для производства диодов команда использовала шаблоны из нитрида кремния, которые в 3000 раз тоньше металлических масок, применяемых в стандартном производстве OLED. Как подчеркнул Джиу О, новый метод может быть напрямую интегрирован в стандартные литографические процессы производства компьютерных чипов. Чи-Джен Ших уверен, что будущие разработки позволят объединять группы OLED в мета-пиксели, расположенные в пространстве для создания новых типов 3D-изображений, что позволит реализовать трёхмерные изображения вокруг зрителя.
Исследование было в научном журнале Nature Photonics.