Forskere retter blikket mod chalcogenid nanostrukturerede skærme

En af nøglekomponenterne bag næste generation af videoskærme i høj opløsning vil være optiske nanoantenner. Disse enheder bruger nanoteknologi til at blande og interferere med lysstråler for at producere farve og endda hologrammer.

Mens optiske nanoantenner, der bruger silicium eller lignende materialer, har produceret farvebilleder, er billederne faste og kan ikke tunes frem og tilbage. Men der kræves nye materialer med justerbare egenskaber for at udnytte optiske nanoantenner i højopløsningsvideoer.

For at løse dette hul har forskerhold fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) og A*STAR IMRE designet og demonstreret brugen af ​​chalcogenid nanostrukturer til reversibelt at tune Mie-resonanser i det synlige spektrum. Med sin bredde, der kun er 190 nm – 1000 gange mindre end en enkelt hårstrå – kan chalcogenid nanoskiven skiftes mellem to optiske tilstande ved hjælp af varme til at inducere faseovergange.

Deres arbejde, "Reversible Tuning of Mie Resonances in the Visible Spectrum," blev udgivet i ACS Nano .

"Vi demonstrerer faseændringsnanodisks evne til at forstyrre og manipulere synligt lys - det er det første skridt hen imod en videohologramvisning," forklarede lektor Robert Simpson, hovedforsker ved SUTD.

Teknologien er afhængig af faseændringsmaterialer; materialer, der mere typisk bruges i datalagringsenheder. I stedet for at bruge faseændringsdatalagringsmaterialer, såsom germanium-antimon-tellur-legeringerne, udforskede forskerholdet brugen af ​​et jordrigt materiale kaldet antimontrisulfid. Holdet viste, at de optiske egenskaber af antimontrisulfid-nanopartikler kan skiftes ved høj hastighed for at skabe afstembare levende farver.

Men brugen af ​​et nyt materiale kom med sine udfordringer. Holdet havde brug for at udvikle en ny nanofabrikationsmetode for at skabe antimontrisulfid-nanostrukturer med specifikke optiske egenskaber og resonanser.

Derudover skulle de sikre, at de optiske egenskaber og resonanser af antimontrisulfid-nanopartiklerne kunne skiftes reversibelt. De brugte femtosekund laserimpulser til at skifte den optiske tilstand af disse partikler. Væsentlig optimering var også nødvendig for at finde de forhold, der ville føre til reversibel omskiftning uden at fordampe nanopartikelstrukturerne.

Mens dette arbejde baner vejen mod farveskærme med høj opløsning, holografiske skærme og miniature LiDAR-scanningssystemer, er forskerholdet også begejstrede for at udvide dette nye faseændringsmateriale til andre programmerbare fotonikapplikationer og fremme samarbejder for at realisere det fulde potentiale af antimontrisulfid og relaterede materialer.

"Vores arbejde viser tydeligt, at reversibel omskiftning er mulig, men for praktiske enheder er vi også nødt til at udvikle et elegant, integreret system til elektrisk at adressere og kontrollere nanopartiklernes optiske tilstand. Vi arbejder i øjeblikket på disse teknologier, og vi håber, at dette papir vil inspirere det bredere forskersamfund til yderligere at udvide mulighederne for disse vigtige chalcogenid-nanopartikler," tilføjede lektor Simpson. + Udforsk yderligere

Fremme af fotonikmaterialer med cellulær automatisering