Bilgiyi doğrudan görüş alanında görüntüleyen akıllı gözlükler, geleceğin önemli teknolojisi olarak değerlendiriliyor; ancak şimdiye kadar bunların kullanımı, hantal teknoloji nedeniyle sıklıkla başarısız oldu. Bununla birlikte, boyutları yayılan ışığın dalga boyuna küçültüldüğünde, etkili ışık yayan pikseller klasik optik tarafından göz ardı edilir.
Şimdi Julius-Maximilians-Universität Würzburg’daki (JMU) fizikçiler, parlak minyatür ekranlara doğru kararlı bir adım attılar ve optik antenlerin yardımıyla bugüne kadar dünyanın en küçük pikselini yarattılar.
Çalışmadan Profesör Jens Pflaum ve Bert Hecht liderliğindeki bir araştırma grubu sorumluydu; grup çalışmalarının sonuçlarını şu anda yayınladı: Bilim Gelişmeleri.
Milimetre karelik bir ekran
Hecht, çalışmanın temel bulgusunu açıklayarak, “Organik ışık yayan diyota akım enjeksiyonuna izin verirken aynı zamanda üretilen ışığı güçlendirip yayan metalik bir temasın yardımıyla, yalnızca 300 x 300 nanometre ölçülerindeki bir alanda turuncu ışık için bir piksel oluşturduk. Bu piksel, normal boyutları 5 x 5 mikrometre olan geleneksel bir OLED pikseli kadar parlaktır” diyor.
Bunu perspektife koymak gerekirse, bir nanometre milimetrenin milyonda biridir. Bu, 1.920 x 1.080 piksel çözünürlüğe sahip bir ekranın veya projektörün yalnızca bir milimetrekarelik bir alana kolaylıkla sığabileceği anlamına gelir. Bu, örneğin ekranın, üretilen ışığın lenslere yansıtılacağı bir çift gözlüğün kollarına entegre edilmesini sağlar.
Bir OLED, iki elektrot arasına yerleştirilmiş çok sayıda ultra ince organik katmandan oluşur. Akım bu yığından aktığında, elektronlar ve delikler aktif katmandaki organik molekülleri yeniden birleştirir ve elektriksel olarak uyarır, bu da daha sonra bu enerjiyi ışık kuantumu biçiminde serbest bırakır.
Her piksel kendi başına parladığından arka aydınlatmaya gerek kalmaz; bu da artırılmış ve sanal gerçeklik (AR ve VR) alanındaki taşınabilir cihazlar için özellikle derin siyahlara, canlı renklere ve verimli enerji yönetimine olanak tanır.
Basit minyatürleştirme çalışmıyor
Würzburg merkezli araştırmacıların piksellerini daha da minyatürleştirirken karşılaştıkları temel sorun, bu küçük boyutlardaki akımların eşit olmayan dağılımıydı.
Pflaum, fiziksel arka planı anlatırken “Paratonerde olduğu gibi, yerleşik OLED konseptinin boyutunun küçültülmesi, akımların esas olarak antenin köşelerinden yayılmasına neden olacaktır” diyor. Altından yapılmış bu anten, kenar uzunlukları 300 x 300 x 50 nanometre olan küboid şeklinde olacaktır.
Pflaum şöyle devam ediyor: “Sonuç olarak ortaya çıkan elektrik alanları o kadar güçlü kuvvetler üretecek ki, hareketli hale gelen altın atomları yavaş yavaş optik olarak aktif malzemeye dönüşecek.” “Filamentler” olarak da bilinen bu ultra ince yapılar, piksel kısa devre nedeniyle yok olana kadar büyümeye devam edecek.
Sonraki adım: Verimliliği artırmak
Şu anda Würzburg’da geliştirilen yapı, optik antenin üzerinde, antenin merkezinde yalnızca 200 nanometre çapında dairesel bir açıklık bırakan, yeni tanıtılan, özel olarak üretilmiş bir yalıtım katmanı içeriyor. Bu düzenleme, kenarlardan ve köşelerden enjekte edilecek akımları bloke ederek nano ışık yayan diyotun güvenilir, uzun ömürlü çalışmasını sağlar.
Bu koşullar altında artık filamentler oluşamaz. Sonucu açıklayan Hecht, “İlk nanopikseller bile ortam koşulları altında iki hafta boyunca stabildi” diyor.
Sonraki adımlarda fizikçiler verimliliği mevcut %1 seviyesinden daha da artırmak ve renk gamını RGB spektral aralığına genişletmek istiyorlar. O zaman “Würzburg’da yapılmış” yeni nesil minyatür sergilerin önünde neredeyse hiçbir şey durmayacak.
Bu teknolojiyle birlikte, gelecekte ekranlar ve projektörler o kadar küçülebilir ki, gözlük çerçevelerinden kontakt lenslere kadar vücuda takılan cihazlara neredeyse görünmez bir şekilde entegre edilebilirler.
