Würzburger Physiker entwickeln weltweit kleinstes Pixel

Fortschritte in der Nano-Optik Würzburger Physiker entwickeln weltweit kleinstes Pixel

29.10.2025 Von Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter 2 min Lesedauer

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Mit optischen Antennen und einem cleveren Design haben Physiker der Universität Würzburg sehr kleine Pixel entwickelt. Beispielsweise lassen sie sich in AR-Brillen einsetzen.

Mithilfe des Nano-LED-Pixels sind leistungsstarke Displays für AR/VR-Brillen oder Kontaktlinsen möglich. (Bild: frei lizenziert / Pixabay) — Mithilfe des Nano-LED-Pixels sind leistungsstarke Displays für AR/VR-Brillen oder Kontaktlinsen möglich.
(Bild: frei lizenziert / Pixabay)

Die Forschungsgruppen um Bert Hecht an der Universität Würzburg haben bedeutende Fortschritte im Bereich der Nano-Optik erzielt. Ihre Arbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung miniaturisierter OLED-Pixel, plasmonischer Nanoantennen und die starke Licht-Materie-Kopplung auf der Nanoskala.

Die kleinsten Pixel der Welt

Explosionszeichung einer Nano-Leutdiode, wie sie in Würzburg entwickelt wurde.(Bild: Universität Würzburg) — Explosionszeichung einer Nano-Leutdiode, wie sie in Würzburg entwickelt wurde.
(Bild: Universität Würzburg)

Ein Team unter der Leitung von Jens Pflaum und Bert Hecht hat neuartige Nano-LED-Pixel entwickelt. Diese nutzen optische Antennen, um extrem kleine und stabile Pixel zu erzeugen. Ein zentrales Problem, das dabei gelöst werden musste, war die ungleichmäßige Verteilung von Strömen auf kleinsten Dimensionen.

In der aktuell entwickelten Struktur blockiert eine speziell gefertigte Isolationsschicht auf der optischen Antenne Ströme, die von den Kanten und Ecken ausgehen würden. Diese Schicht lässt nur eine kreisrunde Öffnung von 200 Nanometer Durchmesser in der Mitte der Antenne frei und ermöglicht dadurch einen zuverlässigen, langlebigen Betrieb der Nano-Leuchtdiode. Unter diesen Umständen können sich Filamente nicht mehr bilden, was die Stabilität der Geräte deutlich verbessert. Bert Hecht beschreibt: „Schon die ersten Nanopixel waren für zwei Wochen unter normalen Raumbedingungen stabil.“

Diese Pixeltechnologie könnte zu ultraminiaturisierten, leistungsstarken Displays führen, die beispielsweise in Brillen oder Kontaktlinsen integriert werden könnten. Zur besseren Einordnung: Ein Nanometer entspricht einem Millionstel Millimeter. Damit könnte ein Display oder Projektor mit einer Auflösung von 1.920 x 1.080 Pixeln auf einen Quadratmillimeter passen.

Elektrisch modulierbare Nanoantennen

Ein weiterer Durchbruch aus Hechts Labor ist die Entwicklung der ersten elektrisch modulierbaren Lichtantenne auf Nanometerbasis. Durch den Einsatz von Goldnanostäbchen und fortschrittlichen Nanofabrikationsmethoden können einzelne Resonatoren kontrolliert werden, was ultraschnelle aktive Plasmonik ermöglicht. Diese Technik ist ein wegweisender Schritt für zukünftige Hochgeschwindigkeits-Optoelektronik und Computerchips.

Starke Licht-Materie-Kopplung

Das Forscherteam konnte außerdem eine starke Kopplung einzelner Quantenpunkte mit optischen Nanoresonatoren im Nahfeld erzielen. Dies ermöglicht ultraschnelle Energieaustausche, die auf Zeitmaßstäben relevant für Quantentechnologien liegen. Diese Fortschritte erlauben eine präzise Kontrolle der Interaktionen zwischen Quantenemitter und Resonator und sind wegweisend für die Entwicklung von optischem Quantencomputing.

In den nächsten Schritten planen die Physiker, die Effizienz der derzeit bei einem Prozent liegenden Technologien zu steigern und das Farbspektrum auf den RGB-Bereich zu erweitern. Mit dieser Technologie könnten bald Miniatur-Displays so klein werden, dass sie sich nahezu unsichtbar in am Körper getragene Geräte integrieren lassen: von Brillenbügeln bis hin zu Kontaktlinsen. (heh)

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Stand: 08.12.2025

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