Nové nano-LED umožnia výrobu obrazoviek s extrémnym rozlíšením
KĽÚČOVÉ ZISTENIA:
-
Nové nano-LED diódy sú 50-krát menšie než súčasný štandard.
-
Do priemeru jednej ľudskej bunky sa zmestí až 100 diód.
-
Technológia umožní výrobu mikroskopov a obrazoviek s extrémnym rozlíšením.
Výskumníci zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu (ETH Zürich) dosiahli významný prielom v oblasti fotoniky a nanotechnológií. Podarilo sa im vytvoriť organické svetelné diódy (OLED), ktoré sú také malé, že ich rozmery prekonávajú hranice doterajších možností miniaturizácie.
Tieto nové zdroje svetla sú výrazne menšie než vlnová dĺžka svetla, ktoré samy vyžarujú, čo otvára dvere k úplne novým fyzikálnym aplikáciám. Veľkosť týchto novovyvinutých pixelov sa pohybuje v rozmedzí od 100 do 200 nanometrov.
Pre lepšiu predstavu, ide o rozmery, ktoré sú približne 50-krát menšie ako pixely v dnešných najmodernejších smartfónoch alebo televíznych obrazovkách. Táto extrémna hustota usporiadania znamená, že do priestoru zodpovedajúcemu priemeru bežnej ľudskej bunky by sa ich vedľa seba zmestilo až sto.
Doterajšie technológie narážali pri zmenšovaní svetelných zdrojov na fyzikálne limity, ktoré znižovali ich efektivitu a kvalitu vyžarovaného svetla. Tím z ETH Zürich však využil inovatívny výrobný proces, ktorý tieto prekážky obchádza.
Kľúčom k úspechu bolo použitie ultra tenkých keramických membrán vyrobených z nitridu kremičitého, ktoré slúžia ako precízna šablóna pre ukladanie materiálu. Tento proces umožňuje mimoriadne presné umiestnenie jednotlivých molekúl, čo je nevyhnutné pre funkčnosť v tak malej mierke.
Vďaka tomu, že sú pixely menšie než vlnová dĺžka viditeľného svetla, môžu vedci využívať optické efekty na cielené smerovanie a zaostrovanie lúčov. To nebolo pri konvenčných, väčších diódach možné v takej miere a s takou presnosťou. Potenciálne využitie tohto objavu je fascinujúce a siaha od spotrebnej elektroniky až po pokročilú medicínu.
V oblasti zobrazovacích technológií by tieto nano-LED diódy mohli viesť k vzniku displejov s takým vysokým rozlíšením, že ľudské oko by už nedokázalo rozoznať jednotlivé body ani pod lupou. To je kľúčové najmä pre systémy virtuálnej a rozšírenej reality, kde sú displeje umiestnené veľmi blízko očí.
Ešte významnejší dopad sa očakáva vo vedeckej a lekárskej sfére, konkrétne v oblasti mikroskopie a biosenzorov. Schopnosť osvetliť extrémne malé plochy s vysokou presnosťou umožní vedcom skúmať biologické vzorky na úrovni, ktorá bola doteraz nedosiahnuteľná.
Predstavte si možnosť osvetliť a aktivovať jednotlivé nervové bunky alebo sledovať procesy vo vnútri buniek s bezprecedentným detailom. Technológia by tiež mohla spôsobiť revolúciu v optickom prenose dát, kde je miniaturizácia a rýchlosť kľúčovým faktorom.
Menšie a rýchlejšie svetelné zdroje by mohli výrazne zvýšiť kapacitu a efektivitu čipov, ktoré využívajú svetlo namiesto elektriny na prenos informácií. Výskum v Zürichu tak kladie základy pre novú generáciu optických počítačov a komunikačných sietí.
Aj keď je táto technológia zatiaľ v laboratórnom štádiu, jej demonštrácia dokazuje, že fyzikálne limity pre výrobu svetla sa dajú posúvať ďalej, než sme si mysleli. Vedci teraz pracujú na optimalizácii výrobného procesu, aby bol škálovateľný pre priemyselné využitie. Ak sa to podarí, môžeme v najbližších rokoch očakávať elektroniku, ktorá bude nielen menšia, ale aj energeticky efektívnejšia a vizuálne dokonalejšia.
PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Tento objav prekonáva doterajšie bariéry miniaturizácie v elektronike a otvára cestu k displejom s extrémnym rozlíšením pre virtuálnu realitu a k novým diagnostickým nástrojom v medicíne, ktoré dokážu pracovať na úrovni jednotlivých buniek.
Zdroj: interestingengineering.com foto: Amanda Paganini / ETH Zurich
