Մետամակերեսով չափազանց բարակ էկրան է ստեղծել․ այն ավելի արագ և էներգախնայող է, քան LCD էկրանը, և կարող է փոխել ողջ ինդուստրիան

Օպտիկական մետանյութերի ոլորտում ուսումնասիրություններով զբաղվող ավստրալացի գիտնականները մետամակերեսով գերբարակ էկրան են ստեղծել, որն ավելի արագագործ է, ավելի շատ էներգիա է խնայում, քան LCD էկրանները և կարող է արմատական փոփոխությունների հանգեցնել ոլորտում, այս մասին տեղեկացնում է Ieee Spectrum-ը։

Չորս պիքսելանոց էկրանի նախատիպը 5 վոլտից պակաս լարման պայմաններում կարող է որոշակի քանակությամբ տեսանելի և մերձակա տիրույթի ինֆրակարմիր լույս փոխանցել ընդամենը 625 միկրովայրկյանում, ինչը, չհաշված այլ գործոնները, համապատասխանում է վայրկյանում 1600 կադրի: Այլ կերպ ասած, այս տեխնոլոգիայի կադրերի արագությունը ավելի քան երեք անգամ գերազանցում է ժամանակակից ամենաարագագործ էկրաններին:

Պարբերականը նշում է, որ այս ոլորտի վերջին ուսումնասիրությունները կարող են հիմք դնել հաջորդ սերնդի էկրանների ստեղծմանը, որոնք մոտ հարյուր անգամ ավելի բարակ են, քան մարդու մազը, սակայն ապահովում են 10 անգամ ավելի լավ լուծում և սպառում են կրկնակի քիչ էլեկտրաէներգիա, քան LCD-ները։

Մետամակերեսների առանձնահատկությունները

Մետամակերեսներն ունեն հատկություններ, որոնք սովորաբար չեն հանդիպում բնության մեջ, օրինակ՝ լույսը անսպասելի ձևերով բեկելու ունակությունը: Մետամակերեսների և այլ մետանյութերի հետազոտությունների արդյունքում ստեղծվում են ծածկույթներ, որոնք կարող են թաքցնել առարկաները լույսից, ձայնից, ջերմությունից և այլ տեսակի ալիքներից: Լույսը կառավարելու համար նախատեսված օպտիկական մետանյութերը պարունակում են կրկնվող օրինաչափություններ ունեցող կառուցվածքներ, որոնք ավելի փոքր են, քան իրենց վրա ազդող լույսի ալիքի երկարությունը: Այնուամենայնիվ, այս կառուցվածքները սովորաբար ստատիկ են, և դա մեծ խոչընդոտ է եղել օպտիկական փոփոխական հատկություններ պահանջող սարքերի ստեղծման համար, ինչպիսիք են էկրանները:

Գիտնականները փորձարկել են էլեկտրականորեն կարգավորվող մետամակերևույթներ, որոնք կարող են արտադրվել արդեն գոյություն ունեցող CMOS սենսորների ելքային տեխնոլոգիայի միջոցով: Գործողության սկզբունքը հիմնված է սիլիցիումի ջերմաօպտիկական ազդեցության վրա, որը, կախված ջերմաստիճանից, լույսը տարբեր կերպ է փոխանցում։ Սարքը բաղկացած է սիլիցիումի մետամակերեսից, մասնավորապես՝ 155 նանոմետր հաստությամբ թաղանթից՝ 78-ից 101 նմ տրամագծով անցքերով, որոնք դասավորված են որոշակի հերթականությամբ: Մետամակերեսը ներառում է 380 նանոմետր հաստությամբ ինդիումի և անագի օքսիդի թափանցիկ էլեկտրահաղորդիչ շերտեր, որոնք գործում են որպես էլեկտրական լոկալ ջեռուցիչներ:

Նոր տեխնոլոգիայի մեկ այլ կարևոր առավելություն է դրա կայունությունը։ «Սիլիկոնային նանոկառուցվածքները հայտնի են իրենց երկարակեցությամբ, և պատճառներից մեկը դա է, որ դրանք առ այսօր մնում են միկրոչիպերի արդյունաբերության մեջ ամենատարածված նյութը,- ասել է Ավստրալիայի ազգային համալսարանի (Կանբերա) ֆիզիկայի պրոֆեսոր, հետազոտության համահեղինակ Դրագոմիր Նեշևը,- Մենք մի քանի ամիս փորձարկել ենք մեր նախատիպերը և ոչ մի դեգրադացիա չենք նկատել»:  

«Եվ հիմնական խնդիրը, որը դեռ պետք է լուծվի, սառեցման ցածր արագությունն է, որը տեսանելի է անզեն աչքով: Սառեցման էֆեկտը հնարավոր է զգալիորեն ավելացնել լրացուցիչ լուծումներով, ինչպիսիք են ակտիվ սառեցումը կամ օդային ալիքները պիքսելների շուրջը»,- ասել է Դրագոմիր Նեշևը:

Մետամակերեսների ապագան

Հետազոտության հեղինակները պնդում են, որ նոր մետամակերեսները կարող են փոխարինել LCD-ների հեղուկ բյուրեղային շերտին: Ընդորում, դրանք բևեռացնող ֆիլտրերի կարիք չունեն, որոնք պատասխանատու են LCD-ներում կորսված լույսի ինտենսիվության և կիրառված էներգիայի կեսի համար: Հեղուկ բյուրեղյա պիքսելները մետամակերևութային պիքսելներով փոխարինելու համար LCD էկրանների առկա արտադրական հոսքագծերը կարող են արդիականացվել նվազագույն փոփոխություններով: Այս տեխնոլոգիան ինտեգրելու համար նոր հոսքագծերում զգալի ներդրումներ անելու կարիք չկա: Քանի որ LCD էկրաններ արտադրողները ավելի քան 100 միլիարդ դոլարից ավելի են ծախսել գոյություն ունեցող գործարանների վրա, նրանք կարող են հետաքրքրված լինել այս նոր տեխնոլոգիայով, որը նրանց գործարաններին երկրորդ կյանք կտա:

Էկրանների շուկա մուտք գործելու հույսով` հետազոտողները այժմ մտադիր են օպտիմալացնել սարքի տեխնիկական տվյալները (էներգիայի սպառում, հովացում և այլն): Բացի դրանից, նրանք հուսով են, որ արհեստական բանականությունը և մեքենայական ուսուցման մեթոդները կարող են օգնել՝ զարգացնելու մետամակերևույթ ունեցող ավելի բարակ և արդյունավետ էկրաններ:

Այս տեխնոլոգիայի ավելի մեծ նախատիպը, որը կարող է պատկերներ ստեղծել, հետազոտողները նախատեսում են մշակել առաջիկա հինգ տարվա ընթացքում, իսկ իրական սարքերում այս տեխնոլոգիայի ինտեգրումը հնարավոր է առաջիկա 10 տարվա ընթացքում։