Kamæleon-inspireret nanolaser skifter farve

Når en kamæleon skifter farve fra turkis til pink til orange til grøn, naturens designprincipper spiller ind. Komplekse nanomekanikker arbejder stille og ubesværet på at camouflere firbenets hud, så det matcher dets miljø.

Inspireret af naturen, et team fra Northwestern University har udviklet en ny nanolaser, der ændrer farver ved hjælp af den samme mekanisme som kamæleoner. Arbejdet kunne åbne døren for fremskridt inden for fleksible optiske displays i smartphones og fjernsyn, bærbare fotoniske enheder og ultrafølsomme sensorer, der måler belastning.

"Kamæleoner kan let ændre deres farver ved at kontrollere afstanden mellem nanokrystaller på deres hud, som bestemmer den farve, vi observerer, "sagde Teri W. Odom, Charles E. og Emma H. ​​Morrison Professor i kemi i Northwestern's Weinberg College of Arts and Sciences. "Denne farve baseret på overfladestruktur er kemisk stabil og robust."

Forskningen blev offentliggjort online i går i tidsskriftet Nano bogstaver . Odom, som er associeret direktør for Northwestern's International Institute of Nanotechnology, og George C. Schatz, Charles E. og Emma H. ​​Morrison Professor i kemi i Weinberg, fungeret som papirets medsvarende forfattere.

På samme måde som en kamæleon styrer afstanden mellem nanokrystaller på huden, det nordvestlige teams laser udnytter periodiske arrays af metal nanopartikler på en strækbar, polymermatrix. Da matricen enten strækker sig for at trække nanopartiklerne længere fra hinanden eller trækker sig sammen for at skubbe dem tættere sammen, bølgelængden, der udsendes fra laseren, ændrer bølgelængde, som også ændrer farve.

"Derfor, ved at strække og frigive elastomersubstratet, vi kunne vælge emissionsfarven efter behag, "Sagde Odom.

Den resulterende laser er robust, indstillelig, reversibel og har en høj følsomhed over for belastning. Disse egenskaber er kritiske for applikationer i responsive optiske skærme, on-chip fotoniske kredsløb og multiplekset optisk kommunikation.