Team opnår vellykket masseproduktion af metalenses designet til anvendelse i det ultraviolette område

Ultraviolette stråler finder forskellige anvendelser inden for medicinsk og sundhedspleje, der tjener formål som desinfektion, sterilisering og terapi. De bruges også i halvlederindustrien til at skabe mikrokredsløb og mønstre.

En metalens fremstillingsproces, udviklet af et team af forskere ved Pohang University of Science and Technology (POSTECH), muliggør kontrol over de optiske egenskaber af disse UV-stråler. Denne innovation har fået stor opmærksomhed på tværs af brancher, hvilket har vakt interesse for potentielle fremskridt.

Et samarbejdende forskerhold, bestående af professor Junsuk Rho fra Institut for Maskinteknik og Institut for Kemiteknik m.fl., har udtænkt en teknik til masseproduktion af store metalener, der er skræddersyet til brug i det ultraviolette område. Resultaterne af deres forskning er blevet offentliggjort i Materials Today .

Metalenses styrer lysegenskaber gennem mønstre eller strukturer i nanometerskala på linsens overflader. Med evnen til at reducere tykkelsen af ​​konventionelle linser med en faktor på 10.000, har de et betydeligt løfte i medicinsk udstyr, der er indsat i kroppen, og bærbare enheder. Løbende aktiv forskning sigter mod at opnå masseproduktion og kommercialisering af metalenses.

Ultraviolet lys giver dog udfordringer, da det absorberes af de fleste materialer på grund af dets høje energiniveau. Den kortere bølgelængde af ultraviolet lys kræver flere strukturer for det samme område. Ydermere, i modsætning til synligt og infrarødt lys, komplicerer den begrænsede tilgængelighed af materialer, der er transparente for ultraviolet lys, produktionen af ​​store metalener. Derudover har nanobehandlingsteknologiske begrænsninger resulteret i, at de fleste rapporterede metalenheder for ultraviolet lys er mindre end 500 μm (mikrometer).

I tidligere forskningsbestræbelser samarbejdede holdet med Dr. Gyoseon Jeons team ved Research Institute of Industrial Science and Technology (RIST) for at opnå succesfuld masseproduktion af metalenses til synligt lys som offentliggjort i Nature Materials , og for infrarødt lys som for nylig rapporteret i Laser and Photonics Reviews .

Forskerne udvidede deres proces ved at inkorporere et zirconiumoxid (ZrO₂ ) materiale, gennemsigtigt i det ultraviolette område, hvilket muliggør masseproduktion af en metalense, der måler 1 centimeter (cm) på en wafer. Ved at anvende en nano-imprinting-proces, der indgraverer mønsteret som et frimærke, opnåede holdet den hurtige og billige produktion af metalenses, der er 20.000 gange større end konventionelle.

Professor Junsuk Rho, der ledede forskningen, sagde:"Dette er det første tilfælde af implementering af en metalens med exceptionelle lysmodulationsevner over et stort område i den ultraviolette region. Vi er forpligtet til løbende at forbedre teknologien til potentielle anvendelser i industrielle sektorer som f.eks. halvlederinspektionsudstyr gennem yderligere forskningsindsats."

Flere oplysninger: Joohoo Kim et al, 8" wafer-skala, centimeter-størrelse, højeffektive metalenses i ultraviolet, Materials Today (2024). DOI:10.1016/j.mattod.2024.01.010

Leveret af Pohang University of Science and Technology