Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Ассоциация государственных научных центров "НАУКА"
Исследователи из Оксфордского университета разработали тонкие листы, составляющие дисплея, с уникальным металлическим сплавом. По щелчку переключателя эти листы, толщиной всего в несколько нанометров, меняют цвет и принимают различные оттенки, что позволяет конструировать из них гибкие дисплеи для носимых компьютеров, таких как Google Glass или умные контактные линзы.
Сплав германий-сурьма-теллур (GST), из которого состоят листы, за счёт энергии лазерного луча или электрического тока может переключаться между аморфной фазой, при которой его молекулярная структура не упорядочена, и высоко упорядоченной кристаллической фазой. Материал изучается физиками уже много лет для потенциального использования в передовых чипах памяти, и уже применяется в записывающих устройствах.
Простейший пример использования такого сплава — это DVD-диски с таким покрытием: диск хранит двоичные "0" и "1" в качестве одной из двух фаз, а контрольная отражательная способность каждой фазы затем используется для считывания данных.
Хариш Баскаран (Harish Bhaskaran) и Пейман Хоссейни (Peiman Hosseini) из Оксфордского университета занимаются изучением необычных оптических свойств данного материала. Некоторые из них проявляются лишь в том случае, когда сплав представляет собой очень тонкую плёнку.
"Мы задались целью построить из сплава германий-сурьма-теллур монохромный дисплей. И лишь в процессе работы мы обнаружили, что он будет способен воспроизвести все виды цветов и оттенков", — рассказывает Баскаран, который стал ведущим автором исследования, опубликованного в журнале Nature.
В ходе эксперимента инженеры поместили 7-нанометровые слои сплава между слоями прозрачного проводника — оксида индия и олова. Полученные в результате листы смогли воспроизвести различные оттенки, в зависимости от общей толщины конструкции.
Более того, учёные обнаружили, что чипы меняют цвет и при смене фазы. К примеру, лист толщиной 70 нанометров показывает цвета от небесно-голубого до тёмно-синего, в то время как 180-нанометровый чип варьирует окраску с ярко-розового до оранжевого. Объединение "правильных" нанослоёв даёт гибкие, сверхтонкие дисплеи, которые способны воспроизводить все цвета спектра.
Сплав германий-сурьма-теллур и оксид индия и олова можно наносить непосредственно на стеклянные поверхности. По словам разработчиков, их использование имеет преимущество перед органическими светодиодами, применяемыми сегодня. Последние необходимо помещать в "рамки" из более дорогостоящих металлов, чем индий и олово, чтобы избежать окисления.
Несмотря на очевидные преимущества, у технологии есть и существенные недостатки, от которых Баскарану и его коллегам ещё предстоит избавиться. Пиксели экранов, как правило, могут отображать красный, зелёный или синий цвет, сочетания в различных пропорциях создают нужные оттенки. Листы из сплава должны быть сложены вместе для достижения того же эффекта, но доставка тока в центр всей конструкции может быть довольно проблематичной.
К тому же, пока листы подчас переключаются с одной фазы на другую не целиком, из-за чего есть риск того, что некоторые пиксели будут отображать неверный цвет на дисплее.
"Переключить всю область сплава с одной фазы на другую одновременно — невероятно трудная задача. Эту проблему нам нужно будет разрешить в первую очередь, если мы хотим довести нашу технологию до коммерческой стадии", — говорит Хоссейни.
В будущем инженеры планируют сконструировать демонстрационное устройство, чтобы определить весь потенциал сплава.