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Phase Change Materials können mehr als speichern Brilliante Bilder im Nanopixel-Bereich durch Phase-Change-Werkstoffe

Autor / Redakteur: Peter Koller / Rainer Graefen

Mittels eines Phasenwechselmaterials ist britischen Forschern die Entwicklung eines Displays gelungen, bei dem die einzelnen Pixel nur noch wenige Hundert Nanometer messen. Das würde selbst die sehr gute Darstellung von Retina-Displays um den Faktor 250 übertreffen. Die Auswirkungen auf den Speicherbedarf wären jedoch immens.

Das Retina-Display ist gar nicht so schlecht mit seiner Pixelgröße von 78 Mikrometern. Es geht aber noch besser. So sieht die Vergrößerung von Bildern aus, die mit 300 Nanometer-Pixeln dargestellt werden und damit kleiner als Haaresbreite sind.
Das Retina-Display ist gar nicht so schlecht mit seiner Pixelgröße von 78 Mikrometern. Es geht aber noch besser. So sieht die Vergrößerung von Bildern aus, die mit 300 Nanometer-Pixeln dargestellt werden und damit kleiner als Haaresbreite sind.
(Bild: Oxford University)

Zum Vergleich: bei den hochgelobten Retina-Displays in bestimmten Apple-Prdukten liegt die Größe der einzelnen Pixel bei etwa 78 Mikrometern, was zu einer Auflösung von 326 dpi führt. Das Nanopixel-Display der brititschen Wissenschaftler hat rein rechnerisch eine Auflösung von unfassbaren 84.666 dpi.

Diese Phase Change Materials (PCM) können zwischen einem amorphen und einem kristallinen Zustand wechseln und gelten mit dieser Eigenschaft als gute Kandidaten für künftige Datenspeichertechnologien.

Malen mit dem Elektronenmikroskop

Die Forschergruppe um Professor Harish Bhaskaran von der Oxford University ist eher zufällig auf ihre Entdeckung gestoßen. Sie waren dabei, die Zusammenhänge der elektrischen und optischen Eigenschaften von Phasenwechselmaterialien zu erforschen.

Den Wissenschaftler fiel aber bei ihren Test mit einer sehr dünnen Schicht des Materials Germanium-Antimon-Tellur (GST) auf, dass sie mit ihrem Rasterkraft-Elektronenmikroskop Bilder auf der Schicht malen konnten.

Platziert zwischen transparente Elektroden aus Indium-Zinnoxid ließen sich die nur 300 x 300 Nanometer großen Pixel des Materials dann einzeln ein- und ausschalten. Durch eine Veränderung der Stärke der unteren Elektrodenschicht lassen sich sogar verschiedene Farben erzeugen.

Die Entdeckung könnte den Weg ebnen zu Displays, die nicht nur eine extreme Auflösung besitzen, sondern auch sehr flexibel und gleichzeitig genügsam im Stromverbrauch sind.

Künstliche Retina auf dem Radar

Den Forschern gelang mit einem Sputtering-Verfahren die Herstellung eines Displays mit einer nur sieben Nanometer dicken GST-Schicht auf einem 200 Nanometer dicken und damit sehr biegsamen Mylar-Träger. Zudem braucht das Phase Change Material ähnlich wie ein E-Paper-Display Energie nur beim Umschalten der Pixel, ansonsten bleibt deren Status auch ohne Energiezufuhr erhalten.

Professor Harish Bhaskaran und seine Kollegen sehen eine Vielzahl von potenziellen Anwendungsmöglichkeiten etwa in Datenbrillen oder Windschutzscheiben-Displays bis hin zur Möglichkeit künftiger künstlicher Retinas, die ins Auge implantiert werden könnten. Obwohl sich die Technologie nach Meinung der Forscher noch in einem sehr frühen Status der Entwicklung befindet, haben sie bereits ein Patent darauf angemeldet.

Weitere Details beschreiben sie in einem kostenpflichtigen Artikel in der Zeitschrift "nature" mit dem Titel: An optoelectronic framework enabled by low-dimensional phase-change films.

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 Peter Koller

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