物理学家创造了世界上最小的像素（到目前为止）

直接在视野中显示信息的智能眼镜被认为是未来的关键技术——但到目前为止，由于技术复杂，它们的应用往往不尽如人意。然而，经典光学认为，如果将高效发光像素的尺寸缩小到发射光的波长，它们就无法实现。

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现在，维尔茨堡大学（JMU）的物理学家们在发光微型显示器的研究上取得了重要进展，并利用光学天线创造了迄今为止世界上最小的像素。

由詹斯·普弗劳姆和伯特·赫希特教授领导的研究小组负责这项工作；该小组已在 Science Advances 上发表了研究成果。

每平方毫米的显示屏

“通过一种金属接触点，我们可以在有机发光二极管中注入电流，同时放大并发出生成的光，我们在仅300纳米乘300纳米的区域内制造了一个橙色光像素。这个像素的亮度与常规5乘5微米的OLED像素一样，”Hecht说，阐述了这项研究的关键发现。

为了更好地理解，纳米是毫米的百万分之一。这意味着分辨率为1920 x 1080像素的显示器或投影仪可以轻松放入仅一个平方毫米的区域。这就使得将显示器集成到眼镜的臂部成为可能，并将生成的光投射到镜片上。

OLED由多个超薄有机层夹在两个电极之间。当电流通过这个堆叠时，电子和空穴复合并激发活性层中的有机分子，然后以光量子的形式释放能量。

由于每个像素都能独立发光，因此不需要背光，这使得在增强现实和虚拟现实（AR和VR）领域中能够实现特别深的黑色、生动的色彩以及高效的能量管理。

简单的微型化行不通

维尔茨堡的研究人员在进一步微型化像素时，面临一个关键问题：在这些小尺寸中，电流分布不均。

“就像避雷针一样，简单缩小现有OLED概念的尺寸，会导致电流主要从天线的角落流出，”普弗劳姆描述了这一物理背景。这根金制的天线呈现300纳米×300纳米×50纳米的长方体。

“产生的电场会产生如此强大的电力，以至于金原子变得活跃，逐渐转变为光学活性材料，”Pflaum补充道。这些超薄结构，通常被称为“细丝”，会继续生长，直到像素因短路而损坏。

下一步：提高效率

目前在维尔茨堡开发的结构中，包含一个新引入的专门制造的绝缘层，位于光学天线的顶部，在天线中心只留有一个直径为200纳米的圆形开口。这种设计阻止了从边缘和角落流入的电流，从而确保了纳米发光二极管的可靠和持久运行。

在这种情况下，细丝就无法再形成了。“即使是最早的纳米像素，在环境条件下也能稳定两周，”Hecht对这个结果进行了描述。

在接下来的步骤中，物理学家们希望进一步提高目前效率为1%，并将色域扩展到RGB光谱范围。这样，几乎没有任何障碍能阻挡“维尔茨堡制造”的新一代微型显示器问世。

凭借这项技术，未来的显示器和投影仪可能会小到几乎无缝地集成到身体佩戴的设备中——从眼镜到隐形眼镜。

了解更多信息： Cheng Zhang等，单独可寻址的纳米级OLED，科学进展（2025）。 DOI: 10.1126/sciadv.adz8579

由维尔茨堡大学的支持提供

这篇文章最早发布在 Phys.org。