نحن نعيش في عصر التصغير. سواء أكانت ساعة ذكية، أو نظارات الواقع المعزز، أو العديد من الأدوات الأخرى التي استعرضناها هنا في Gizmodo، فإن التكنولوجيا أصبحت أصغر بشكل متزايد. بحث جديد يأخذ هذا الأمر إلى مستوى آخر، حيث قام الباحثون بتطوير أصغر بكسل على الإطلاق.
في ورقة بحثية حديثة نشرتها Science Advances، أعلن الباحثون عن إنشاء أصغر بكسل على الإطلاق، باستخدام هوائيات بصرية تحول الإشعاع إلى بتات طاقة مركزة. تبلغ أبعاد البكسل 300 × 300 نانومتر فقط، أي أصغر بحوالي 17 مرة من بكسل OLED التقليدي، ولكن مع سطوع مماثل.
ولوضع الحجم في السياق، يمكن لشاشة بمساحة ملليمتر مربع واحد فقط أن تناسب دقة تبلغ 1920 × 1080 بكسل باستخدام التكنولوجيا الجديدة. يتوهج البكسل الصغير أيضًا من تلقاء نفسه، مما يجعله ثوريًا للجيل القادم من الأجهزة الذكية المحمولة.
كيف تتوهج الأشياء؟
يرمز OLED إلى الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء، وهو طبقًا لاسمه، يتكون من عدة أغشية رقيقة جدًا مصنوعة من مواد عضوية. تقع هذه الطبقات بين قطبين كهربائيين. عندما تتدفق الكهرباء عبر النظام، فإنها تقوم بتنشيط المواد العضوية الموجودة في الأغشية، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة على شكل ضوء.
ومن ناحية أخرى، يشير البكسل عمومًا إلى أصغر وحدة معلومات لعرض الصور الرقمية. من الناحية النظرية، فإن حجم البكسل الأصغر سيمكن الجهاز من حمل المزيد من البكسلات وزيادة دقة الصورة. لكن التقنيات الحالية تواجه “تحديات تصنيعية كبيرة وخسائر في الكفاءة عند تقليصها إلى نظام الميكرومتر (دون)”، وفقًا للورقة البحثية.
شقوق صغيرة في الضوء
ويصبح هذا الأمر وثيق الصلة بشكل خاص عندما يحاول الباحثون تقليص بكسلات OLED تحت الأطوال الموجية للضوء المرئي، أي حوالي 400 إلى 700 نانومتر. وببساطة، تسبب هندسة نظام OLED، إلى جانب التأثيرات الميكانيكية الكمومية الأخرى، اختلالات في التوزيع الكهربائي داخل الخلية.
وأوضح ينس بفلوم، مؤلف مشارك في الدراسة وعالم فيزياء في جامعة فورتسبورغ في ألمانيا، في بيان صحفي: “كما هو الحال مع مانع الصواعق، فإن مجرد تقليل حجم مفهوم OLED المعتمد من شأنه أن يتسبب في انبعاث التيارات بشكل رئيسي من زوايا الهوائي”.
الأمر المثير للإعجاب في الورقة الجديدة هو أن الفريق حدد طريقة لمنع هذه الهياكل غير المرغوب فيها بشكل فعال، والتي تسمى الخيوط، من احتمال تدمير البكسل. وعلى وجه التحديد، قاموا بتصنيع طبقة رقيقة عازلة مع فتحة دائرية صغيرة في مركزها ووضعوها فوق هوائي بصري ذهبي.
أثبت هذا الترتيب فعاليته بشكل مدهش في منع تكوّن الخيوط. بالإضافة إلى ذلك، ساعد الهوائي البصري في تركيز الطاقة الكهرومغناطيسية وتضخيم السطوع، وفقًا للورقة البحثية. ونتيجة لذلك، “حتى وحدات البكسل النانوية الأولى كانت مستقرة لمدة أسبوعين في ظل الظروف المحيطة”، كما قال بيرت هيشت، كبير مؤلفي الدراسة وعالم الفيزياء في جامعة فورتسبورغ، في البيان الصحفي.
ومع ذلك، لا يزال النظام نموذجًا أوليًا، بكفاءة تبلغ حوالي 1%. ومع ذلك، لاحظ الباحثون أنه نظرًا لأن البحث الحالي يزيل أحد أكبر التحديات المتمثلة في تقليل حجم البكسل، فإن الخطوات التالية يجب أن تكون أسهل قليلاً.
وأضاف الباحثون: “مع هذه التكنولوجيا، يمكن أن تصبح شاشات العرض وأجهزة العرض صغيرة جدًا في المستقبل بحيث يمكن دمجها بشكل غير مرئي تقريبًا في الأجهزة التي يرتديها الجسم، بدءًا من إطارات النظارات وحتى العدسات اللاصقة”.