Vokietijos fizikai pasiekė proveržį, priartinantį mus prie ateities, kurioje „Full HD“ raiškos ekranai galės tilpti ant itin mažo paviršiaus, pavyzdžiui, smeigtuko galvutės. Tai tapo įmanoma sukūrus naują, iki šiol mažiausią pasaulyje šviesą skleidžiantį pikselį.
Julius-Maximilians universiteto Viurcburge (Julius-Maximilians-Universität Würzburg) tyrėjų komanda pristatė mažiausią šviesą skleidžiantį pikselį, kurio matmenys tesiekia 300 × 300 nanometrų. Toks pasiekimas atveria naujas galimybes ekranų technologijose, ypač kuriant išmaniuosius akinius ir papildytosios realybės sprendimus.
Pikselis, mažesnis už „microLED“, ir naujos kartos ekranų perspektyva
Norint suvokti šio pasiekimo mastą, verta prisiminti, kad nanometras yra viena milijardinė metro dalis. Jei nanometrą įsivaizduotume kaip teniso kamuoliuką, tuomet metras būtų prilygintinas visai Žemei. Naujojo pikselio dydis – 300 × 300 nanometrų, o įprasti OLED pikseliai dažniausiai siekia apie 5 × 5 mikrometrus. Tai reiškia, kad vokiečių sukurtas sprendimas yra daugiau nei šešiolika kartų mažesnis kiekviena kryptimi.
Ne mažiau įspūdingi ir ryškumo rodikliai: miniatiūrinis pikselis pasiekia maždaug 3000 kandelių kvadratiniam metrui, t. y. ryškumą, prilygstantį įprastiems pilno dydžio įrenginiams. Vadinasi, miniatiūrizavimas nebuvo pasiektas šviesos kokybės sąskaita. Teoriškai naudojant tokius pikselius būtų galima sukurti „Full HD“ (1920 × 1080) raiškos ekraną, telpantį viename kvadratiniame milimetre.
Toks miniatiūrizavimo lygis ypač svarbus dėvimiems įrenginiams. Išmanieji akiniai galėtų rodyti itin didelės raiškos vaizdą, o papildytosios ir virtualiosios realybės įrenginiai taptų lengvesni bei kompaktiškesni. Vis dėlto kelias nuo laboratorinio prototipo iki masinės gamybos paprastai būna ilgas ir sudėtingas.
Naujas būdas įveikti miniatiūrizavimo ribas ir likę iššūkiai
Bandant tiesiogiai mažinti esamas OLED technologijas, susiduriama su fundamentaliais fizikiniais apribojimais. Šimtų nanometrų mastelyje elektronai linkę rinktis trumpiausią kelią, todėl elektros srovė „pabėga“ į aštrius kraštus ir kampus, o metalo atomai migruoja ten, kur elektrinis laukas stipriausias.
Viurcburgo tyrėjai šią problemą sprendė įvesdami izoliaciją ir apvalią nanoangą, kuri priverčia krūvį būti įšvirkščiamą tiksliai struktūros centre. Šis sprendimas turi ir papildomą privalumą: toks išdėstymas ne tik apsaugo šviesą skleidžiantį sluoksnį, bet ir suformuoja spinduliavimą taip, kad šviesa efektyviau išeina iš struktūros.
Tokiu masteliu spinduliavimą lemia plazmoniniai efektai, o ne klasikinė Fresnelio optika. Dėl to tampa įmanoma suderinti aukštą ryškumą ir itin mažą dydį – parametrus, kurie tradiciškai laikomi sunkiai suderinamais.
Mokslininkai planuoja toliau tobulinti technologiją: didinti efektyvumą ir išplėsti visą RGB spalvų gamą. Kol kas nanopikseliai skleidžia oranžinę šviesą, tačiau vyksta darbai, siekiant užtikrinti viso matomo spektro atkūrimą.
Tyrimas, publikuotas 2025 m. spalio 22 d., pristato ne tik koncepcijos įrodymą, bet ir potencialiai į mastelį perkeliamą sprendimą būsimoms komercinėms taikoms. Aprašyta metodika gali būti reikšminga itin aukštos raiškos ekranų ir kitų nanooptoelektroninių sistemų plėtrai.
Gamybos procesas pasižymi aukštu pakartojamumu – daugiau kaip 90 % sukurtų pikselių veikia tinkamai. Tai itin svarbus rodiklis, siekiant technologiją pritaikyti komerciškai ir integruoti į didesnes ekranų matricas.
Ši technologija perspektyvi ne vien vartotojiškuose ekranuose. Ji gali būti pritaikoma ir pažangiuose medicininiuose, moksliniuose bei pramoniniuose įrenginiuose, kuriems reikia ypač didelės raiškos labai mažame plote. Nors iki masinės komercializacijos, tikėtina, dar prireiks laiko, pirmasis žingsnis link ekranų, kurių dydis prilygsta smiltelės grūdeliui, jau žengtas.
