苏黎世联邦理工学院造出世界最小OLED，直径仅100纳米

在半导体微型化的百年征途中，一项来自瑞士的突破正重新定义光电子器件的物理极限。

近日，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）化学工程团队成功研制出直径仅100纳米的有机发光二极管（OLED），成为全球迄今最小的OLED器件。这一成果不仅将像素尺寸缩小至现有技术的1/50，更实现2500倍的像素密度跃升，为超高分辨率显示、先进生物成像乃至全息三维投影开辟了前所未有的技术路径。

该研究团队由瑞士联邦理工学院（ETH）的施志仁教授领导。这些新型纳米OLED的制造工艺由吴博士与托马索·马尔卡托共同开发。相关研究已发表于国际顶级期刊《自然·光子学》。

传统OLED屏幕受限于蒸镀工艺中金属掩模的物理精度，像素尺寸通常在数微米级别，难以满足近眼显示（如AR/VR智能眼镜）对极致清晰度的需求。而ETH团队通过创新性地采用超薄氮化硅陶瓷薄膜作为模板，成功绕过这一瓶颈。这种薄膜厚度仅为传统结构的1/3000，却具备优异的机械强度和平整度，可在标准光刻工艺中直接集成，实现纳米级像素的精准定位与制造。

为直观展示其能力，研究团队用2800个纳米OLED拼出苏黎世联邦理工学院校徽——整个图案大小仅相当于一个人体细胞（约10–20微米）。单个像素小至100纳米，而可见光波长的衍射极限通常在200–400纳米。正是这一“临界尺度”，意外打开了波动光学的大门。

这枚校徽由2800个纳米发光二极管构成，其整体高度仅为20微米，相当于一个人类细胞的大小。图片来源：苏黎世联邦理工学院

当像素间距小于光波半波长时，相邻光源发出的光波不再独立传播，而是产生干涉效应——如同水面上两列波纹交汇，形成增强或抵消的复杂图案。研究团队巧妙利用这一现象，通过精确排布纳米OLED阵列，首次实现了对光波相位的主动调控。实验中，他们成功将原本全向发散的OLED光线聚焦至特定角度，彻底颠覆了传统OLED“向四面八方发光”的固有特性。

这一突破意义深远。首先，它为高效微型激光器的开发提供了新路径。通过相控阵原理，纳米OLED阵列可协同发射相干光，无需传统谐振腔即可实现激光输出。其次，该技术能生成高度可控的偏振光——在医学成像中，偏振特性可用于区分健康组织与癌变区域，提升早期诊断精度。

更令人振奋的是其在相控阵光学领域的潜力。正如现代雷达通过电子调控天线阵列实现波束扫描，未来纳米OLED矩阵有望以纯电子方式动态引导和聚焦光束。研究团队指出，这不仅可加速光互连与数据中心通信，还将推动全息显示从二维走向三维。“我们设想将相互作用的OLED组件集成到空间超像素中，使观众被真实环绕的3D图像所包围。”研究人员表示。

除显示外，纳米OLED在科研与医疗领域同样前景广阔。作为高分辨率显微镜的照明源，其可精准照射样品的亚微米区域，再通过计算机合成数千张局部图像，重构出远超传统光学显微镜分辨率的细节。此外，其微小尺寸使其有望嵌入神经接口，探测单个神经元的电活动，为脑机接口与神经科学研究提供全新工具。

值得一提的是，该技术并非实验室孤品，而是具备产业化兼容性。其制造流程可无缝融入现有半导体光刻产线，无需颠覆性设备投入，大大降低了商业化门槛。

责编：Jimmy.zhang