Η σμίκρυνση
των ηλεκτρονικών προχωρά στα άκρα: ερευνητές στην Ελβετία δημιούργησαν τα
μικρότερα LED του κόσμου, περίπου 100 φορές μικρότερα από ένα ανθρώπινο
κύτταρο, τα οποία θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν μεταξύ άλλων σε οθόνες
υπερυψηλής ανάλυσης για μάσκες εικονικής πραγματικότητας.
Τα LED, ή
φωτοδίοδοι, είναι ηλεκτρονικά κυκλώματα από ημιαγωγούς που μετατρέπουν το
ηλεκτρικό ρεύμα σε φως. Η νέα μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature Photonics αφορά τα λεγόμενα οργανικά LED, ή
OLED, φωτοδιόδους που βασίζονται σε οργανικά υλικά και χρησιμοποιούνται στις
οθόνες ακριβών κινητών τηλεφώνων και τηλεοράσεων.
«Η διάμετρος
των μικρότερων εικονοστοιχείων OLED που έχουμε αναπτύξει μέχρι σήμερα είναι περίπου
100 νανόμετρα, δηλαδή 50 φορές μικρότερα σε σχέση με την τρέχουσα τεχνολογίας
αιχμή» δήλωσε η Τζινγού Όου, διδακτορική φοιτήτρια στο Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό
Ινστιτούτο της Ζυρίχης (ETH Zurich), τελευταία συγγραφέας της μελέτης.
Σε μια πρώτη
επίδειξη της νέας τεχνολογίας, οι ερευνητές δημιούργησαν το λογότυπο του ETH
Zurich χρησμοποιώντας 2.800 μικροσκοπικά OLED. Η εικόνα που προέκυψε, ορατή
μόνο σε μικροσκόπιο, έχει ύψος μόλις 20 μικρόμετρα, ή εκατομμυριοστά του
μέτρου, περίπου το μέγεθος ενός ανθρώπινου κυττάρου.
Δεδομένου
ότι κάθε OLED έχει πλάτος μόλις 200 νανόμετρα, ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου,
η μικροσκοπική οθόνη προσφέρει ανάλυση 50.000 εικονοστοιχείων (pixel) ανά ίντσα
(ppi). Συγκριτικά, ακόμα και οι καλύτερες μέθοδοι εκτύπωσης σε χαρτί δεν
ξεπερνούν τα 300 ppi.
«Η μέγιστη
πυκνότητα εικονοστοιχείων αυξήθηκε κατά περίπου 2.500 φορές» δήλωσε ο Τομάσο
Μαρκάτο του ETH Zurich, o oποίος ανέπτυξε τη νέα μέθοδο παραγωγής OLED σε
συνεργασία με την Όου.
Η
μικροσκοπική οθόνη που δημιούργησαν οι ερευνητές περιλαμβάνει 2.800 pixel και
έχει ύψος 20 μικρομέτρων (Jiwoo Oh / ETH Zurich; Nature Photonics)
Τα νέα OLED,
είπαν οι ερευνητές, θα ήταν ιδανικά για οθόνες που χρησιμοποιούνται σε έξυπνα
γυαλιά και μάσκες εικονικής πραγματικότητας, εφαρμογές που απαιτούν μεγάλη
πυκνότητα εικονοστοιχείων λόγω της μικρής απόστασης από τα μάτια.
Για την
παραγωγή των σημερινών OLED, τα οργανικά μόρια που εκπέμπουν φως προστίθενται
στα τσιπ πυριτίου υπό τη μορφή ατμού. Για την απόθεση του ατμού αυτού στα
κατάλληλα σημεία χρησιμοποιούνται μεταλλικές μάσκες μεγάλου πάχους, οι οποίες
δίνουν εικονοστοιχεία αντίστοιχα μεγάλου μεγέθους.
Στα νέα
OLED, οι μάσκες παράγονται από ένα κεραμικό υλικό, το νιτρίδιο του πυριτίου,
μια προσέγγιση που σύμφωνα με τους ερευνητές θα μπορούσε να ενσωματωθεί στις
λιθογραφικές μεθόδους με τις οποίες παράγονται σήμερα όλα τα τσιπ.
Όπως
επισήμαναν οι ερευνητές, οι νέες φωτοδίοδοι είναι μικρότερες ακόμα και από το
μήκος κύματος του φωτός που εκπέμπουν.
Αυτό
σημαίνει ότι θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε «συστοιχίες φάσης», οι οποίες
προσφέρουν στενές, κατευθυνόμενες δέσμες φωτός χωρίς να απαιτούν κινούμενα
εξαρτήματα.
Η λειτουργία
τους βασίζεται στο φαινόμενο της συμβολής κυμάτων, κατά το οποίο το φως που
εκπέμπει κάθε OLED αλλελεπιδράμε το φως που εκπέμπουν τα γειτονικά OLED.
Ανάλογα με την απόσταση μεταξύ των φωτοδιόδων, η αλληπίδραση μπορεί να
ενισχύσει ή να μηδενίσει την εκπομπή φωτός.
Τέτοιες
συσκευές θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν σε φωτονικά δίκτυα για να αυξήσουν την
ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων, είπαν οι ερευνητές.
Θεωρητικά,
πρόσθεσαν, οι συστοιχίες φάσης θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε
ολογραφικές οθόνες.
