Un gruppo di ricerca dell'ETH Zurich, in collaborazione con l'Indian Institute of Science e l'Università di Alberta, ha realizzato quello che viene considerato l'OLED più piccolo mai prodotto: un dispositivo con dimensioni di appena 100 nanometri. Un risultato che segna un passo avanti significativo nel campo dell'optoelettronica e della miniaturizzazione dei display.
L'obiettivo della ricerca va ben oltre la riduzione delle dimensioni. Il progetto mira infatti a sviluppare nuove tecnologie per l'imaging ad altissima risoluzione e per sistemi di comunicazione ottica tra chip, ambiti in cui la gestione della luce a scala nanometrica rappresenta una delle sfide più complesse e promettenti.
Come funziona l'OLED da record
Il dispositivo sviluppato dal team di ETH Zurich raggiunge dimensioni inferiori al limite di diffrazione della lunghezza d'onda luminosa, un traguardo che consente un controllo senza precedenti sull'emissione di luce. Gli studiosi hanno ottenuto un passo tra i pixel di soli 250 nanometri, equivalenti a una densità di 100.000 pixel per pollice. Un valore di riferimento impressionante, che supera di gran lunga la risoluzione dei migliori pannelli OLED commerciali oggi disponibili.
Il processo di fabbricazione si distingue per la capacità di ottenere una modellazione diretta su scala nanometrica dei semiconduttori organici, grazie a una combinazione di nanostencil etching e litografia autoallineata. La tecnica è priva di resist e utilizza incisione ed evaporazione attraverso nanoaperture praticate in una pellicola sospesa e aderente al substrato. Questo approccio consente di creare strutture estremamente precise senza compromettere le proprietà ottiche dei materiali organici.
Il risultato è un OLED con oltre un milione di nanopixel e un'efficienza quantica esterna media del 13,1%, un valore elevato considerando le dimensioni ridotte. I ricercatori hanno inoltre dimostrato la possibilità di realizzare metasuperfici elettroluminescenti costituite da meta-atomi sublunghezza d'onda, in grado di modulare elettricamente la luce emessa. Questo livello di controllo permette di gestire direzione e polarizzazione della radiazione luminosa, aprendo nuove prospettive per applicazioni nel campo della fotonica integrata e della trasmissione ottica su chip.
Uno degli aspetti più innovativi riguarda il coupling diffrattivo tra nanopixel, che consente di regolare le proprietà di emissione nel campo lontano. Ciò significa che, variando la disposizione dei pixel e le condizioni elettriche, è possibile ottenere pattern luminosi personalizzati o ottimizzare l'efficienza del dispositivo in base alla funzione richiesta. Tali caratteristiche risultano particolarmente rilevanti per sistemi di comunicazione ottica ultrabroadband, nei quali la miniaturizzazione delle sorgenti luminose può migliorare significativamente la velocità e la densità di trasmissione dei dati.
Questa scoperta giunge a pochi giorni di distanza da un altro studio, pubblicato dall'Università di Würzburg, che aveva descritto un OLED di 300 per 300 nanometri, fino a oggi considerato il più piccolo mai realizzato. In quel caso, i ricercatori tedeschi avevano sviluppato un contatto metallico innovativo capace di iniettare corrente e contemporaneamente amplificare ed emettere la luce generata. Il risultato dell'ETH Zurich spinge però la frontiera della miniaturizzazione ancora oltre, mostrando come la ricerca internazionale in questo ambito stia avanzando a ritmo sostenuto.
Intanto gli OLED senza polarizzatore sono sempre più diffusi.
