Forskere opdager optimale betingelser for masseproduktion af ultraviolette hologrammer

Forskere har dykket ned i sammensætningen af ​​nanokompositter til fremstilling af ultraviolet metasurface og bestemt det ideelle trykmateriale til fremstilling af dem. Deres resultater er omtalt i tidsskriftet Microsystems &Nanoengineering den 22. april.

Metasurfaces, ultratynde optiske enheder, besidder den bemærkelsesværdige evne til at kontrollere lys ned til en nanometers tykkelse. Metasurfaces har konsekvent været genstand for forskning som en afgørende teknologi til fremme af næste generations skærme, billeddannelse og biosensing. Deres rækkevidde strækker sig ud over synligt lys og dykker ned i rigerne af infrarødt og ultraviolet lys.

Nanoimprint litografi er en teknologi i metasurface-produktion, beslægtet med et stempel, der genererer adskillige replikaer fra en enkelt form. Denne innovative teknik lover en overkommelig og storstilet fremstilling af metasurfaces, hvilket baner vejen for deres kommercielle levedygtighed. Harpiksen, der anvendes som trykmateriale, lider imidlertid af en ulempe - et lavt brydningsindeks, der hindrer effektiv lysmanipulation.

For at tackle denne udfordring udforsker forskere aktivt nanokompositter og integrerer nanopartikler i harpiksen for at øge dets brydningsindeks. Alligevel afhænger effektiviteten af ​​denne tilgang af forskellige faktorer såsom nanopartikeltype og opløsningsmiddelvalg, hvilket nødvendiggør en systematisk analyse for optimal metasurface-ydeevne.

I deres forskning designede holdet omhyggeligt eksperimenter for at evaluere virkningen af ​​nanopartikelkoncentration og opløsningsmiddelvalg på mønsteroverførsel og UV-metalogrammer.

Specifikt manipulerede de koncentrationen af ​​zirconiumdioxid (ZrO₂ ), en nanokomposit, der er kendt for sin effektivitet i UV-metalogramproduktion, der spænder fra 20 % til 90 %. Resultaterne viste, at den højeste mønsteroverførselseffektivitet blev opnået ved et koncentrationsniveau på 80 %.

Desuden, når du kombinerer ZrO₂ ved en koncentration på 80 % med forskellige opløsningsmidler såsom methylisobutylketon, methylethylketon og acetone til realisering af metalogram, steg omdannelseseffektiviteten i det ultraviolette spektrum (325 nm) og nåede imponerende niveauer på 62,3 %, 51,4 % og 61,5 %, hhv.

Denne forskning markerer en væsentlig milepæl ved at etablere en optimal metrik til at opnå metalogrammer, der er specielt skræddersyet til det ultraviolette domæne, i modsætning til det synlige område, samtidig med at det er banebrydende i udviklingen af ​​nye nanokompositter.

Professor Junsuk Rho fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) sagde:"Brugen af ​​titaniumdioxid (TiO₂ ) og silicium (Si) nanokompositter i stedet for ZrO₂ udvider anvendeligheden til synligt og infrarødt lys."

"Vores fremtidige forskningsbestræbelser vil fokusere på at forfine forberedelsesbetingelserne for optimale nanokompositter og dermed fremme fremskridt, anvendelse og udvidelse af optisk metasurface-fremstillingsteknologi."

Forskerholdet omfatter professor Rho fra Institut for Maskinteknik, Kemiteknik og Elektroteknik, Hyunjung Kang og Nara Jeon, og ph.d. kandidater, fra Department of Mechanical Engineering og Dongkyo Oh, en Ph.D. studerende, fra Institut for Maskinteknik ved POSTECH.

Flere oplysninger: Hyunjung Kang et al., Skræddersy nanokompositter med højt brydningsindeks til fremstilling af ultraviolette metasurfaces, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00681-w

Journaloplysninger: Mikrosystemer og nanoteknik

Leveret af Pohang University of Science and Technology