Zespół badawczy z Julius-Maximilians-Universität Würzburg opracował najmniejszy znany piksel emitujący światło, którego wymiary sięgają zaledwie 300 na 300 nanometrów. Takie osiągnięcie odkrycie otwiera zupełnie nowe możliwości przed technologią wyświetlaczy, a to szczególnie w kontekście inteligentnych okularów i rozwiązań rozszerzonej rzeczywistości.
Piksel wielkości szpilki miażdży mikroLED i otwiera drogę do nowej ery wyświetlaczy
Jednak aby w ogóle zrozumieć skalę tego osiągnięcia, warto uświadomić sobie, że nanometr to jedna miliardowa część metra. Gdyby więc przyjąć, że nanometr ma rozmiar piłki tenisowej, to metr osiągałby rozmiary naszej planety. Nowy piksel mierzy z kolei 300 na 300 nanometrów, podczas gdy standardowe piksele OLED mają zwykle aż 5 na 5 mikrometrów, co oznacza, że niemiecki wynalazek jest ponad szesnaście razy mniejszy w każdym wymiarze.
Dzięki metalowemu kontaktowi, który umożliwia wstrzykiwanie prądu do organicznej diody elektroluminescencyjnej, jednocześnie wzmacniając i emitując generowane światło, stworzyliśmy piksel dla światła pomarańczowego na obszarze mierzącym zaledwie 300 na 300 nanometrów. Ten piksel jest tak samo jasny jak konwencjonalny piksel OLED o normalnych wymiarach 5 na 5 mikrometrów. – tłumaczy Bert Hecht, fizyk z Uniwersytetu Würzburg
Co niezwykłe, pomiar luminancji pokazuje, że miniaturowy piksel osiąga aż 3000 kandeli na metr kwadratowy, co stanowi parametr dorównujący pełnowymiarowym urządzeniom. Miniaturyzacja nie poszła zatem w parze z pogorszeniem jakości emitowanego światła. Dlatego też konsekwencje tego odkrycia są trudne do przecenienia, bo z takimi pikselami można stworzyć wyświetlacz o rozdzielczości Full HD, czyli 1920 na 1080 pikseli, który mógłby teoretycznie zmieścić się na powierzchni jednego milimetra kwadratowego.
Czytaj też: Robot, który pracuje jak człowiek. AGIBOT G2 podnosi, montuje i nie narzeka na nadgodziny
Taki poziom miniaturyzacji stwarza zupełnie nowe możliwości dla urządzeń noszonych. Inteligentne okulary mogłyby wyświetlać obrazy o niespotykanej dotąd ostrości, a urządzenia do rzeczywistości rozszerzonej i wirtualnej stałyby się znacznie lżejsze i bardziej poręczne. Tradycyjnie jednak sama droga od laboratoryjnego prototypu do masowej produkcji bywa wyboista.
Innowacyjne podejście do problemów miniaturyzacji pikseli i następne wyzwania
Próby prostego zmniejszenia istniejących technologii OLED napotykały na fundamentalne bariery fizyczne. Na poziomie setek nanometrów elektronika lubi bowiem wybierać najszybszą ścieżkę, więc prądy uciekają do ostrych krawędzi i narożników, a atomy metalu migrują tam, gdzie pole elektryczne jest najwyższe. Würzburg poradził sobie z tym przez wprowadzenie izolacji i okrągłej nanoapertury, która wymusza wstrzykiwanie ładunku dokładnie w centrum anteny. Efekt uboczny jest korzystny, bo taki układ nie tylko chroni warstwę emisyjną, ale też kształtuje promieniowanie optyczne tak, by światło wydajniej opuszczało strukturę. Na tej skali to promieniowanie kontrolowane przez plazmony, a nie klasyczny Fresnel, dlatego możliwe jest połączenie jasności i rozmiaru, które normalnie się wykluczają.
Czytaj też: Wielka inwestycja w Niemczech będzie niczym CPK dla Polski. Tak buduje się lepszą przyszłość
Naukowcy planują dalsze udoskonalenia technologii. Aktualnie ich priorytetem jest zwiększenie wydajności oraz rozszerzenie palety kolorów do pełnego spektrum RGB. Obecnie nanopiksele emitują światło pomarańczowe, ale badacze pracują nad możliwością wyświetlania wszystkich kolorów. Samo badanie opublikowane w czasopiśmie Science Advances 22 października 2025 roku przedstawia nie tylko proof-of-concept, ale również skalowalne rozwiązanie dla przyszłych zastosowań komercyjnych. Opracowana metodologia ma znaczące implikacje dla rozwoju wyświetlaczy ultra-wysokiej rozdzielczości i innych systemów nano-optoelektronicznych.
Czytaj też: Miękkie i twarde tam, gdzie trzeba i kiedy trzeba. Naukowcy złamali największy kompromis robotyki
Proces wytwarzania charakteryzuje się wysoką powtarzalnością, bo ponad dziewięćdziesiąt procent produkowanych pikseli działa poprawnie. Ten parametr ma kluczowe znaczenie dla potencjalnej komercjalizacji technologii, ponieważ umożliwia integrację w większe układy wyświetlaczy. Technologia może z kolei znaleźć zastosowanie nie tylko w wyświetlaczach konsumenckich, ale również w zaawansowanych systemach medycznych, naukowych czy przemysłowych wymagających ekstremalnie wysokiej rozdzielczości na małej powierzchni. Chociaż do komercjalizacji prawdopodobnie minie jeszcze sporo czasu, to pierwszy krok w stronę ekranów wielkości ziarna piasku został wykonany.