Un gruppo di ricercatori inventa i pixel più piccoli al mondo per schermi innovativi

16 Maggio 2019 26

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Cambridge ha realizzato i pixel più piccoli al mondo, circa un milione di volte più piccoli rispetto alle tecnologie ora in commercio. I risultati ottenuti sono stati pubblicati su Science Advances e aprono interessanti prospettive per lo sviluppo di schermi innovativi. La ricerca si basa sul principio della cosiddetta "risonanza plasmonica". Si può descriverla in modo molto semplificato come l'interazione tra le nanoparticelle e la luce. Il principio è applicato anche ai Quantum Dot. Questi ultimi emettono luce di un determinato colore in base alla grandezza dei nano-cristalli (maggiori informazioni si possono trovare qui - Cosa sono i QLED TV).

I ricercatori di Cambridge si sono concentrati in particolare sulla LSPR (Local Surface Plasmon Resonance), ovvero sulla risonanza plasmonica di superficie localizzata. La soluzione realizzata dagli scienziati prende il nome di “electrochromic nanoparticle-on-mirror constructs” (eNPoMs). La costruzione non è ovviamente semplice. Gli eNPoMs sono costituiti da sfere d'oro larghe 80 nm e rivestite (con uno spessore compreso tra gli 11 e i 20 nm) con un polimero chiamato polianilina. Le nanoparticelle sono state poi inserite sopra una superficie riflettente.

Quando si applica una tensione, gli eNPoMs modificano lo stato dei polimeri. Questi ultimi cambiano colore modificando la lunghezza d'onda in funzione dello spessore delle particelle (le particelle con rivestimento più spesso hanno la lunghezza d'onda più corta). La luce che colpisce la superficie e viene riflessa si può quindi controllare per riprodurre il colore desiderato e questo consente di utilizzare gli eNPoMs come microscopici pixel.

La struttura degli eNPoMs

I ricercatori hanno inoltre notato che il funzionamento è garantito con una quantità di pixel relativamente ridotta in relazione alla superficie. Jeremy Baumberg, uno degli autori della ricerca, ha dichiarato che gli eNPoMs funzionano anche quando meno di 1/10 della superficie è ricoperta da pixel attivi. La dimensione apparente dei pixel è dunque molto più ampia rispetto a quella reale. Questa caratteristica è legata alla presenza delle particelle d'oro, capaci di fungere come una sorta di cassa di risonanza per la luce che resta intrappolata nell'interstizio tra la superficie riflettente e le particelle stesse.

L'aspetto più interessante di questa tecnologia è costituito dai possibili campi di applicazione. Si spazia dai display di grandi o enormi dimensioni, capaci di rivestire interi edifici per via dei bassi costi di produzione. Si potrebbero inoltre realizzare vestiti ed abiti mimetici, dispositivi indossabili e flessibili provvisti di sensori per misurare varie tipologie di dati, finestre e segnaletica "smart". Gli eNPoMs sono inoltre molto efficienti poiché non richiedono un'alimentazione costante mantenere il colore desiderato.

Nel prossimo futuro la ricerca si concentrerà sull'ampliamento della gamma di colori che i nano-pixel possono visualizzare, cercando al contempo nuovi partner per sviluppare gli strumenti necessari a produrre la tecnologia.


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Commenti

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Mongomeri

Be', più o meno: la "produzione" di luce potrebbe avvenire anche in maniera intermittente, dando però l'illusione all'occhio umano di essere continua

Boronius

Delusione totale...

Boronius

Era una battuta....

Nicola Buriani

Grazie a te, a volte si tende a dare per scontato che alcune cose siano chiare e invece non lo sono :) .
Per il resto sì, c'è bisogno di qualche fonte di luce, diversamente non può funzionare.
I nano-pixel emettono luce del colore desiderato ma è luce riflessa, non generata in proprio.

Francesco Renato

Si, succede sempre quando la riduzione è notevole e il sw non è in grado di procedere alla conversione in maniera ottimale, ma si tratta in questo caso di carenza del sw, comunque qualora i nano pixel dovessero affermarsi è chiaro che aumenterebbe la risoluzione nativa dei monitor.

Garrett

Io ho ridotto le dimensioni a schermo e alcuni sw visualizzato i caratteri con un aliasing esagerato.

Francesco Renato

Che problema c'è a convertire un pixel micrometrico in 1000 pixel nanometrici, a parte la potenza di calcolo del processore?

Pip

Grazie mille, ora capisco un po' meglio.
Da quello che ho capito, si applica una tensione e si modifica il pixel (come gli LCD monocromatici), ma quel pixel comunque non produce luce, ma la riflette ad una particolare lunghezza d'onda, che così fornisce i vari colori.
In questo caso sarebbe giustificata la non necessita di consumare energia una volta che lo stato del pixel è cambiato.
In pratica sarebbe esattamente come un display e-ink ma a colori, un'ottima cosa!

Però resta il fatto che è comunque uno schermo riflettente, quindi per vederlo al buio c'è obbligatoriamente bisogno di illuminazione, come gli e-ink.
Non c'è scampo: se producono luce, devono per forza essere alimentati costantemente

rsMkII

Esatto! Probabilmente il processo di produzione ha dei costi tanto bassi che neanche l'impiego dell'oro lo rende più costoso rispetto a un sistema tradizionale.

Madfranck

non credo che il costo dell'oro, quando si parla di micron, incida in modo rilevante.

Nicola Buriani

Lo dichiarano apertamente.
Hyeon-Ho Jeong, uno degli autori, ha affermato quanto segue:
The active nanopixel in the device only requires about 0.2 femtojoules of energy for each 1-nm shift in wavelength. What is more, once the state of the polymer has been electrically switched it stays that colour for a long time, so no further power is needed to maintain the pixel in that colour.

Alessio Ferri

Esatto, se no si tratterebbe di fonte di luce infinita e potremmo tranquillamente dimezzare il consumo elettrico mondiale (facendo assumere il colore bianco sui lampioni e tenendolo fisso tutta la notte)

zdnko

Quante sfere d'oro servono nei "display di grandi o enormi dimensioni, capaci di rivestire interi edifici" e, di conseguenza, quanto bassi possono essere i costi di produzione?

Albollo

TV 100K entro il 2025

Pip

"molto efficienti poiché non richiedono un'alimentazione costante per emettere luce del colore desiderato"

Mi sa di str0nzata, o di errore...
Se emettono luce, hanno obbligatoriamente bisogno di alimentazione, sono gli schermi riflettenti come quelli ad inchiostro elettronico o quelli LCD in bianco e nero che non hanno bisogno di alimentazione.
(In realtà gli LCD hanno bisogno di energia, ma si parla di microWatt o anche meno, potenza il più delle volte trascurabile)

sudo apt-get install humor ®
Andrej Peribar

Interessante.
Speriamo la ricerca porti a qualche applicazione pratica senza trovare ostacoli.

GTX88

Non vedo il nesso...

mUSOITA

WUT?

eL_JaiK

Schermi con questi micro pixel saranno esclusiva del nuovo OnePlus 7T pro. (Rumor)
I test verranno effettuati tramite lo zoom del p40 Pro.

Garrett

Non basta. Ridurre le dimensioni può creare problemi ed conviene mantenere il formato nativo

RobOT

Basta ottimizzare l'interfaccia come si è sempre fatto quando si passa a risoluzioni maggiori... Qui in maniera più spinta ma il principio è quello

foxlife

OT e mamma microsoft prende i soldoni
https://news.microsoft.com/2019/05/16/sony-and-microsoft-to-explore-strategic-partnership/

Nic0m

Credo che una tecnologia del genere avrebbe le prime applicazioni su mini display ad uso professionale (vedi campo medico, militare e ricerca) e su schermi per visori VR, prima di trovarla su un monitor "commerciale" potrebbero passare così tanti anni da rendere obsoleto persino il concetto di finestre di Windows

rsMkII

Finalmente! XD
https://uploads.disquscdn.c...

Boronius

Interessante. Se un pixel ha un diametro di 80 nanometri che risoluzione avrà lo schermo del mio notebook da 15 pollici? Dovrò leggere i caratteri delle finestre del desktop di Windows usando un microscopio elettronico?

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