03 فروردین 1404 ساعت 18:26
محققان چینی به فناوری پیشرفته‌ای دست یافته‌اند که به آن‌ها اجازه تولید پیکسل های LED به‌اندازه یک ویروس را می‌دهد. پیکسل‌هایی که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند!
تصور کنید نمایشگری دارید که پیکسل‌های آن به قدری کوچک هستند که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند، بلکه اندازه‌ای در حد یک ویروس دارند. دانشمندان چینی در دانشگاه ژجیانگ (Zhejiang University) در هانگژو چین، به این رویای علمی جامه عمل پوشانده‌اند و موفق به ساخت کوچک‌ترین نمایشگر LED جهان با پیکسل‌هایی به عرض تنها ۹۰ نانومتر شده‌اند. این دستاورد شگفت‌انگیز، تراکم پیکسلی بی‌نظیر ۱۲۷ هزار پیکسل در هر اینچ را به ارمغان آورده است، رقمی که در حال حاضر در دنیای فناوری بی‌سابقه است.
این نمایشگرهای LED که با همکاری محققانی از دانشگاه کمبریج توسعه یافته‌اند، حتی از یک دانه شن هم کوچکتر هستند. اهمیت این موضوع زمانی آشکار می‌شود که بدانیم شرکت‌های سازنده تلفن‌های همراه و سایر دستگاه‌های الکترونیکی همواره در تلاش برای افزایش تعداد پیکسل‌ها در فضایی کوچکتر بوده‌اند تا کیفیت تصویر را ارتقا دهند.
پیکسل های LED به اندازه ویروس
در حال حاضر، فناوری پیشرو برای ساخت پیکسل‌های بسیار کوچک، میکرو ال‌ای‌دی‌ها هستند که از نیمه‌رساناهای نوع II-V ساخته می‌شوند. اما تولید میکرو ال‌ای‌دی‌ها با ابعاد کوچکتر با چالش‌های متعددی روبرو است، چرا که استفاده از مواد فعلی در ابعاد نانومتری هم پرهزینه و هم ناکارآمد خواهد بود.
پروسکایت، طلایه‌دار عصر جدید فناوری LED
برای غلبه بر این محدودیت‌ها، بائودان ژائو و تیم تحقیقاتی‌اش در دانشگاه ژجیانگ، ماده‌ای نوظهور به نام پروسکایت (Perovskite) را مورد آزمایش قرار دادند. پروسکایت، ماده‌ای ارزان‌قیمت و با ساختار کریستالی است که در حال حاضر به دلیل پتانسیل بالا در ساخت پنل‌های خورشیدی نیز مورد توجه قرار گرفته است.
محققان با استفاده از پروسکایت، ال‌ای‌دی‌هایی به اندازه پیکسل و به عرض تنها ۹۰ نانومتر ساختند که به آن‌ها نانو-پی‌ال‌ای‌دی (nano-PeLEDs) می‌گویند. نکته جالب اینجاست که برخلاف ال‌ای‌دی‌های سنتی که به مرور زمان دچار افت نور می‌شوند، این ال‌ای‌دی‌های مبتنی بر پروسکایت، روشنایی چشمگیر خود را حفظ می‌کنند.
پیکسل های LED به اندازه ویروس
پروسکایت به دلیل ساختار شیمیایی خاص خود، قابلیت انتقال بار الکتریکی بسیار بالایی دارد، به این معنی که می‌تواند به سرعت و با کارایی بالا، الکتریسیته را به نور تبدیل کند. یک ویژگی که برای ساخت نمایشگرهای LED ایده‌آل است. علاوه بر این، پروسکایت قابلیت تنظیم دارد و دانشمندان می‌توانند با تغییر ترکیب آن، رنگ نور ساطع شده را تغییر داده و یا عملکرد آن را بهبود بخشند.
یکی دیگر از مزایای کلیدی پروسکایت، قابلیت پردازش در دماهای پایین و امکان چاپ آن است که این ویژگی‌ها، آن را به گزینه‌ای مناسب برای تولید نمایشگرهای ارزان‌قیمت و با رزولوشن بالا مانند میکرو و نانو ال‌ای‌دی‌ها تبدیل می‌کند.
تراکم پیکسلی خیره‌کننده و پتانسیل انقلابی
تیم تحقیقاتی نه تنها موفق به ساخت این نانو ال‌ای‌دی‌ها شده، بلکه دریافته است که کوچک‌سازی آن‌ها نه تنها هزینه تولید را افزایش نداده، بلکه کارایی آن‌ها را نیز کاهش نداده است. در واقع، نتایج به دست آمده بسیار شگفت‌انگیز بوده‌اند. به گفته محققان، آن‌ها به تراکم پیکسلی ۱۲۷ هزار پیکسل در هر اینچ دست یافته‌اند، رقمی که به مراتب بالاتر از هر فناوری موجود است.
به گفته دکتر ژائو، این آزمایش‌ها نشان می‌دهند که ال‌ای‌دی‌های پروسکایت حتی در ابعاد بسیار کوچک نیز می‌توانند کارایی قابل قبولی داشته باشند.
این دستاورد می‌تواند تحولی عظیم در زمینه نمایشگرهای با رزولوشن بسیار بالا ایجاد کند. تصور کنید عینک‌های واقعیت افزوده (AR)، هدست‌های واقعیت مجازی (VR) و نسل بعدی نمایشگرهای تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های پوشیدنی با چه کیفیتی به نمایش تصاویر خواهند پرداخت. این فناوری حتی می‌تواند رزولوشن تلویزیون‌ها و مانیتورهای کامپیوتر را نیز به سطحی کاملاً جدید ارتقا دهد.
محدودیت‌ها و چشم‌انداز آینده
پیکسل های LED به اندازه ویروس
با وجود این دستاورد چشمگیر، هنوز محدودیت‌هایی نیز وجود دارد. مهم‌ترین آن‌ها این است که ال‌ای‌دی‌های پروسکایت در حال حاضر فقط می‌توانند نور تک‌رنگ (مونوکروم) تولید کنند. برای رقابت با نمایشگرهای رنگی فعلی، محققان باید بتوانند نسخه‌های تمام رنگی این فناوری را توسعه دهند.
همچنین، تیم تحقیقاتی اذعان دارد که هنوز مشخص نیست این ال‌ای‌دی‌ها در دستگاه‌های واقعی چه مدت دوام خواهند آورد. در نهایت، باید به این نکته نیز توجه کرد که چشم انسان نیز محدودیت‌هایی در تشخیص جزئیات دارد و توسعه رزولوشن فراتر از حدود ۵۷۶ مگاپیکسل، احتمالا تفاوت چندانی برای بینایی انسان ایجاد نخواهد کرد.
با این حال، دستاورد دانشمندان چینی در ساخت پیکسل‌هایی به اندازه ویروس، گامی بزرگ در جهت پیشرفت فناوری نمایشگرها به شمار می‌رود. با رفع محدودیت‌های فعلی، می‌توان انتظار داشت که در آینده‌ای نزدیک، شاهد استفاده از این فناوری انقلابی در طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های الکترونیکی باشیم و تجربه‌ای بصری بی‌نظیر را برای کاربران به ارمغان آورد.
source