Pixel da record: 300 nanometri. Così la Germania vuole (finalmente) rendere utili gli occhiali smart.

Gli occhiali “smart”, quelli che dovrebbero proiettare informazioni utili direttamente davanti ai nostri occhi, sono da anni l’oggetto del desiderio (e delle promesse spesso mancate) di molte grandi aziende tecnologiche. Il risultato, finora, è stato un susseguirsi di prototipi e prodotti ingombranti, inefficienti o semplicemente goffi.

Ora, però, la svolta tecnologica potrebbe arrivare non da Palo Alto, ma dalla solida Germania, precisamente dai laboratori di fisica della Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU). I ricercatori tedeschi hanno annunciato di aver creato il pixel luminoso più piccolo del mondo: un diodo organico (OLED) funzionante che misura appena 300 x 300 nanometri. Cioè 3X3 decimillesimi di millimetro!

Per mettere il dato in prospettiva, un nanometro è un milionesimo di millimetro. Con questa densità, un intero display con risoluzione Full HD (1920 x 1080 pixel) potrebbe teoricamente essere contenuto in una superficie di appena un millimetro quadrato.

Questa miniaturizzazione estrema apre la porta a scenari finora relegati alla fantascienza: display ad altissima risoluzione integrati direttamente nelle stanghette di un normale paio di occhiali, capaci di proiettare immagini complesse sulla lente.

Il problema della miniaturizzazione estrema

Finora, rimpicciolire i pixel OLED si era scontrato con i limiti della fisica. Portare un diodo sotto la lunghezza d’onda della luce che deve emettere è complesso: i tentativi precedenti producevano pixel fiacchi, instabili o che si “bruciavano” in pochi istanti. Gli OLED, che non necessitano di retroilluminazione e garantiscono neri assoluti, sono perfetti per i dispositivi mobili, ma la loro architettura tradizionale non reggeva a scale così ridotte.

Il team di Würzburg, guidato dai professori Jens Pflaum e Bert Hecht, ha dovuto ripensare il design del pixel, utilizzando “antenne ottiche” per gestire l’emissione di luce.

L’inghippo dell’effetto “parafulmine”

I ricercatori hanno utilizzato un’antenna cubica in oro (300x300x50 nm) per iniettare corrente nell’OLED e allo stesso tempo amplificare ed emettere la luce. Ma qui è sorto l’inghippo tecnico.

“Semplicemente riducendo le dimensioni del concetto OLED tradizionale,” spiega Jens Pflaum, “le correnti tenderebbero a emettere principalmente dagli angoli dell’antenna, un po’ come accade con un parafulmine”, dove l’energia si concenra nelle punte.

Questo fenomeno creava una serie di problemi a catena:

• Campi elettrici: L’eccessiva concentrazione di energia ai bordi generava campi elettrici potentissimi.
• Formazione di “filamenti”: Questi campi mettevano letteralmente in movimento gli atomi d’oro, che iniziavano a “crescere” all’interno del materiale organico del pixel.
• Corto circuito: I filamenti d’oro finivano per creare un ponte indesiderato, distruggendo il pixel con un corto circuito.

La soluzione: un “tappo” isolante

La soluzione tedesca è tanto ingegnosa quanto, in apparenza, pragmatica. Per evitare l’effetto parafulmine, il team ha aggiunto un innovativo strato isolante personalizzato sopra l’antenna d’oro. Questo strato lascia scoperta solo una piccola apertura circolare, del diametro di 200 nanometri, esattamente al centro.

Questo “tappo” ha bloccato le correnti parassite ai bordi e agli angoli, costringendo l’energia a fluire in modo uniforme e controllato attraverso il centro. Il risultato? “Anche i primi nanopixel si sono dimostrati stabili per due settimane in condizioni ambientali”, ha dichiarato Bert Hecht.

gli occhiali Meta con schermo riflessivo interno. IN futuro avranno una qualità enormemente maggiore

Cosa manca per la rivoluzione

C’è ancora lavoro da fare prima di vedere questa tecnologia nei negozi. Attualmente, il prototipo funziona emettendo luce arancione e l’efficienza energetica è ancora bassa, attestandosi sull’1%.

I prossimi passi per il team di Würzburg saranno due: aumentare l’efficienza e, soprattutto, espandere la gamma di colori all’intero spettro RGB (rosso, verde, blu), necessario per qualsiasi display.

Una volta ottimizzata, la tecnologia promette di integrare display “in modo quasi invisibile nei dispositivi indossati sul corpo”, come ha concluso Hecht, citando non solo le montature degli occhiali ma, un giorno, persino le lenti a contatto. Una piccola rivoluzione, questa volta basata sulla fisica e non solo sul marketing.

Domande e Risposte sul tema

1) Cosa rende questo pixel così speciale rispetto agli OLED che abbiamo oggi negli smartphone?

La sua dimensione. Parliamo di 300×300 nanometri, così piccolo che un intero schermo Full HD starebbe in un millimetro quadrato. Gli OLED attuali, pur sottili, non possono raggiungere questa densità. Questa miniaturizzazione estrema è resa possibile da un’antenna ottica in oro che gestisce l’iniezione di corrente, superando i limiti fisici (come i corto circuiti) che finora rendevano impossibili pixel così piccoli e stabili.

2) Qual è stata l’innovazione chiave per farlo funzionare?

La gestione della corrente. A quella scala, l’antenna d’oro usata per alimentare il pixel tendeva a concentrare l’elettricità sui suoi angoli, come un parafulmine. Questo creava “filamenti” di oro che penetravano nel materiale organico, causando un corto circuito. I ricercatori di Würzburg hanno risolto il problema aggiungendo uno strato isolante su misura che lascia scoperta solo la parte centrale dell’antenna, garantendo un flusso di corrente stabile.

3) Vedremo presto questi display negli occhiali che compriamo?

Non immediatamente. La tecnologia è ancora in fase di prototipo e ricerca. Attualmente, i pixel prodotti emettono solo luce arancione e l’efficienza energetica è ancora bassa (1%). Il team deve prima riuscire a creare pixel stabili per il rosso, il verde e il blu (RGB) e migliorare l’efficienza generale. Solo dopo questa ottimizzazione si potrà pensare a un’integrazione commerciale su larga scala.

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