طوّر فيزيائيون ومهندسون وأخصائيو بصريات وفوتونيات صينيون من جامعة تشجيانغ في هانغتشو، الصين، بكسلات بحجم فيروس، استُخدمت هذه البكسلات في صنع ما يُوصف بأصغر شاشات LED في العالم.
جاء ذلك بمساعدة زملاء من جامعة كامبريدج، والشاشة المطورة أصغر من حبة رمل، وهذا مهمٌّ لأن العديد من شاشات الأجهزة الإلكترونية (مثل الهواتف المحمولة) تُطوَّر بمحاولة تجميع المزيد من البكسلات في مساحة صغيرة وفق موقع "انترستينج إنجينيرينج".
وكلما زاد عدد البكسلات زادت حدة الصورة وجودتها، التقنية الحالية للبكسلات الصغيرة هي مصابيح LED الدقيقة، المصنوعة من أشباه موصلات II-V (نوع من المركبات).
لكن تطوير مصابيح LED صغيرة الحجم يطرح تحديات متعددة، إذ أن تصغير الحجم مكلف وغير فعال في ظل المواد الحالية، وللتغلب على هذه التحديات، أجرت باودان تشاو من جامعة تشجيانغ وفريقها تجربة على البيروفسكايت، وهي مادة اقتصادية وواعدة قيد الدراسة حاليًا في الألواح الشمسية.
عصر جديد في تكنولوجيا LED
باستخدام البيروفسكايت، صنع الباحثون مصابيح LED بحجم بكسل بعرض 90 نانومترًا فقط لإنتاج مصابيح LED نانوية (نانو-بيليد)، ووجد الفريق أنه على عكس مصابيح LED التقليدية، التي تميل إلى التلاشي بسرعة، فإن هذه المصابيح الجديدة المصنوعة من البيروفسكايت تحافظ على سطوعها المذهل.
البيروفسكايت مادة ذات بنية بلورية، رخيصة الثمن، سهلة الصنع، وذات كفاءة عالية في امتصاص الضوء وانبعاثه. يسمح تركيبها الكيميائي بنقل ممتاز للشحنات، مما يعني قدرتها على تحويل الكهرباء إلى ضوء بسرعة وكفاءة، وهي خاصية مثالية لمصابيح LED.
البيروفسكايت قابل للضبط أيضًا، مما يسمح للعلماء بتعديل تركيبه، أو تغيير لونه، أو تحسين أدائه، واشتهر في البداية بإمكانياته في الألواح الشمسية، وهو الآن يكتسب زخمًا في تقنيات العرض، بخلاف المواد التقليدية، يمكن معالجة البيروفسكايت في درجات حرارة منخفضة وطباعته، مما يجعله مناسبًا للشاشات عالية الدقة وبأسعار معقولة، مثل شاشات LED الدقيقة والنانوية.
نتائج مذهلة
وجد الفريق الذي طوّر مصابيح LED النانوية أن عملية تصغير البيروفسكايت لم ترفع التكاليف أو تُخفّض الكفاءة. بل كانت النتائج مذهلة. ووفقًا للباحثين، فقد حققوا كثافة بكسل مذهلة بلغت 127,000 بكسل لكل بوصة، وهي أعلى بكثير من أي شيء مُستخدم حاليًا.
"وبصرف النظر عن فضولنا العلمي، فإن مثل هذه التجارب تثبت أنه حتى في الأحجام الصغيرة للغاية، لا تزال مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت قادرة على الحفاظ على كفاءات معقولة"، كما أشار تشاو.
ثوري بالنسبة للشاشات عالية الدقة
قد تُصبح هذه البكسلات الجديدة فائقة الصغر والسطوع والكفاءة الحل الأمثل للشاشات فائقة الدقة في نظارات الواقع المعزز (AR)، وسماعات الواقع الافتراضي (VR)، وبالطبع، الجيل القادم من شاشات الهواتف الذكية أو الأجهزة القابلة للارتداء. كما يُمكنها إعادة تعريف دقة الشاشات الأكبر حجمًا، مثل أجهزة التلفزيون أو شاشات الكمبيوتر.
بعض القيود المهمة
يعد هذا الإنجاز مُبهر، ولكنه يواجه حاليًا بعض القيود المهمة، أبرزها أن مصابيح LED المصنوعة من البيروفسكايت لا تُصدر سوى لون واحد (أحادي اللون)، ولمنافسة الشاشات الحالية، سيحتاجون إلى تطوير إصدارات كاملة الألوان.
يُقرّ الفريق أيضًا بأنه من غير المعروف حتى الآن مدة بقاء مصابيح LED هذه في الأجهزة العملية. في نهاية المطاف، ستصل العين البشرية إلى حدٍّ أقصى من التفاصيل التي تستطيع رؤيتها، إذ لا تستطيع تمييز الحدة إلا بدرجة معينة. ولن يكون تطوير دقة تتجاوز حوالي 576 ميجابكسل أمرًا يستحق العناء، لأن العين البشرية لا تستطيع تمييز الفرق.