Dieses Logo der ETH Zürich besteht aus 2800 Nano-Leuchtdioden und ist mit einer Höhe von 20 Mikrometern ähnlich gross wie eine menschliche Zelle. Ein einzelner Pixel misst rund 0,2 Mikrometer (200 Nanometer). Bild: Amanda Paganini / ETH Zürich

Ein Pixel-Feld aus organischen Nano-Leuchtdioden stellt das ETH-Logo mit einer Auflösung von 50'000 Pixel pro Zoll (ppi) dar. Bild: Jiwoo Oh / ETH Zürich; Nature Photonics

Nano-OLED der ETH Zürich eröffnen neue Perspektiven

Publiziert

Forschende der ETH Zürich haben organische Leuchtdioden mit Pixelgrössen bis 100 Nanometer hergestellt. Eine neue Keramik-Membran erlaubt eine rund 2500-fach höhere Pixeldichte und neue optische Funktionen.

Die kontinuierliche Verkleinerung funktionaler Strukturen ist eine zentrale Grundlage der modernen Elektronik. Forschenden der ETH Zürich ist es gelungen, organische Leuchtdioden (OLED) auf die Nanoskala zu bringen. Die neuen Nano-OLED sind deutlich kleiner als bisherige Bauelemente und erreichen Abmessungen im Bereich von 100 bis 200 Nanometern.

Die Arbeiten wurden im Fachjournal Nature Photonics publiziert und entstanden im Rahmen eines vom Schweizerischen Nationalfonds geförderten Projekts.

Deutlich höhere Pixeldichte

«Der Durchmesser der bisher kleinsten OLED-Pixel, die wir entwickelt haben, erreicht den Bereich von 100 Nanometern», erklärt Jiwoo Oh. «Damit sind sie rund 50-mal kleiner als der bisherige Stand der Technik.»

Marcato ergänzt: «Die maximale Dichte der Pixel ist damit in einem Schritt rund 2500-mal grösser als bisher.»

Zum Vergleich: Klassische Halbleitertechnologien steigerten ihre Bauteildichte bislang schrittweise über viele Jahre.

Optische Welleneffekte gezielt nutzbar

Durch die extrem geringe Pixelabstände lassen sich erstmals gezielt optische Wechselwirkungen zwischen benachbarten Lichtquellen erzeugen. «Wenn zwei gleichfarbige Lichtwellen näher zusammenrücken als die Hälfte ihrer Wellenlänge – das sogenannte Beugungslimit – schwingen sie nicht mehr unabhängig voneinander, sondern beginnen miteinander zu wechselwirken», erklärt Marcato.

In ersten Experimenten konnte das Team die Abstrahlrichtung des Lichts gezielt beeinflussen. Perspektivisch lassen sich damit Konzepte aus der Phased-Array-Technologie auf den optischen Bereich übertragen, etwa zur Bündelung oder Lenkung von Licht.

Integration in bestehende Fertigungsprozesse

Ermöglicht wird die Miniaturisierung durch extrem dünne keramische Masken aus Silizium-Nitrid. «Unsere Methode hat zudem den Vorteil, dass sie sich direkt in die Standard-Lithografie-Verfahren für die Produktion von Computerchips integrieren lässt», betont Oh.

Damit eröffnen sich neue Anwendungsfelder in der Mikro- und Nanofertigung, der optischen Messtechnik sowie langfristig auch in der Datenübertragung und Elektronik.

Literatur

Marcato T, Oh J, Lin ZH, Tian T, Gogoi A, Shivarudraiah SB, Kumar S, Rajan AG, Zeng S, Shih CJ:  Scalable nanopatterning of organic light-emitting diodes beyond the diffraction limit, Nature Photonics, 31. Oktober 2025, doi: externe Seite10.1038/s41566-025-01785-z 

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Automatica

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LOUPE Europe

Fachmesse für die Etiketten-, flexible Verpackungs- und Faltschachtelindustrie, die sich auf Drucktechnologien, Materialien und Produktionslösungen

Datum: 5.-8. Oktober 2027

Ort: Barcelona (ESP)

parts2clean

Internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung

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A + A

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Blechexpo

Internationale Fachmesse für Blechbearbeitung

Datum: 26.-29. Oktober 2027

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Schweisstec

Internationale Fachmesse für Fügetechnologie

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productonica

Weltleitmesse für Entwicklung und Fertigung von Elektronik

Datum: 16.-19. November 2027

Ort: München (D)

AQUA Suisse

Schweizer Fachmesse für kommunales und industrielles Wassermanagement

Datum: 1.-2.Dezember 2027

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Pumps & Valves

Fachmesse für industrielle Pumpen, Armaturen & Prozesse

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drupa

Weltweit führende Fachmesse für Drucktechnologien

Datum: 9.-17. Mai 2028

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IFFA

Weltleitmesse der Fleisch- und Proteinwirtschaft

Datum: 13.-18. Mai 2028

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Drinktec Deutschland

Weltleitmesse für die Getränke- und Liquid-Food-Industrie

Datum: 11.-15. September 2028

Ort: München (D)

Schweissen & Schneiden

Internationalen Messe für Füge-, Trenn- und Beschichtungstechnik, Verbinden und Trennen von Werkstoffen

Datum: 17.-21. September 2029

Ort: Essen (D)

EMO Hannover

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Datum: September 2029

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Bezugsquellenverzeichnis