Немецкие исследователи совершили прорыв в классической оптике — они разработали мельчайший в мире пиксель габаритами всего 300 × 300 нм. Этот пиксель испускает оранжевое свечение с длиной волны, вдвое превышающей его собственные размеры. Подобное явление не встречается в естественных условиях, однако человечеству удалось его воспроизвести. Столь миниатюрные пиксели позволят производить носимые дисплеи Full HD на поверхности меньше 1 мм², что сравнимо с размером макового зерна, — это кардинально изменит сферу виртуальной и дополненной реальности.
Источник изображения: Science Advances 2025
Данное достижение принадлежит физикам из Вюрцбургского университета имени Юлиуса и Максимилиана (JMU). Созданный ими пиксель использует те же материалы, что применяются в органических светодиодах (OLED). При этом яркость микроскопического пикселя сопоставима с излучением серийно выпускаемых пикселей размером 5 × 5 мкм, несмотря на стократную разницу в габаритах.
Основой инновации стала золотая оптическая антенна, которая выполняет двойную функцию: проводит электрический ток и усиливает световое излучение. Научные итоги обнародованы в издании Science Advances и прокладывают путь к созданию ультракомпактных экранов для носимых гаджетов — например, встраиваемых в оправы очков или непосредственно в контактные линзы.
Серьёзным препятствием для миниатюризации пикселей была неравномерность распределения токов, подаваемых на светоизлучающую зону. Обычное масштабирование привело бы к формированию антенны-электрода прямоугольной формы. При такой конфигурации более интенсивные токи протекали бы от углов антенны, где сосредоточение электромагнитного поля достигало бы пика. Это спровоцировало бы неравномерное свечение пикселя и быстро вывело бы его из строя — в частности, из-за электрохимического переноса атомов золота, формирующих нитевидные структуры, способные вызвать короткое замыкание.
Для обеспечения равномерного распределения тока по золотой антенне учёные нанесли на электрод изолирующий материал, оставив в центре незакрытый круг диаметром 200 нм. Над этим участком размещены несколько слоёв органического материала. Свечение возникает именно в этой области: электроны в многослойной структуре рекомбинируют с дырками — в результате генерируются фотоны. Сверху расположен второй электрод, обеспечивающий поток электронов к золотой антенне через слои пикселя.
Разработанные нанопиксели сохраняли стабильные характеристики на протяжении 14 суток в стандартной среде, демонстрируя световую эффективность оранжевого свечения приблизительно 1%. Повышенная яркость обеспечивается благодаря совмещению функций антенны, выступающей одновременно в качестве электрода и оптического усилителя. Аналогично классическим OLED-структурам, данная технология гарантирует идеальную глубину чёрного цвета при деактивации питания, сочную цветопередачу и низкое энергопотребление. Эти пиксели дают возможность формировать Full HD-изображение (1920 × 1080 точек) на участке размером 1 мм², что оптимально для встраивания в AR/VR-устройства без выступающих элементов.
В будущем исследователи планируют расширить палитру до полноценной RGB-системы и увеличить эффективность свечения. Реализация этих усовершенствований способна кардинально изменить сферу носимой электроники, превращая экраны и проекторы в ультракомпактные и визуально незаметные компоненты.
