Metamolekyle metamateriale fremstilling med 3D co-assembly

Metamaterialer, berømt sammenlignet med Harry Potters usynlige kappe, er kunstige nanostrukturer designet til at manipulere lysegenskaber. Men den praktiske anvendelse af denne teknologi i hverdagen afhænger af kommercialiseringen af ​​fremstillingsprocessen, hvilket kræver betydelige omkostninger.

Et forskerhold ledet af professor Junsuk Rho fra Institut for Maskinteknik og Institut for Kemiteknik, forsker Won-Geun Kim og ph.d. kandidat Hongyoon Kim fra Department of Mechanical Engineering ved Pohang University of Science and Technology (POSTECH) har udtænkt en tilgang.

Deres metode kombinerer tredimensionel nanoprint med co-assembly-teknologi, hvilket bringer metamaterialer et skridt tættere på at blive kommercielt tilgængelige. Disse forskningsresultater er blevet præsenteret i Small .

Traditionelt fremstilles metamaterialer ved at afsætte fysiske og kemiske lag på materialer som silicium og harpiks (plastik), efterfulgt af en proces kaldet litografi. Desværre er denne metode både dyr og begrænset med hensyn til anvendelige materialer. Som følge heraf har det akademiske samfund for nylig flyttet sit fokus mod at skabe metamaterialer gennem samling af partikler i stedet for den dyre proces med overfladebarbering.

I denne forskning brugte forskerholdet en kombination af tredimensionel nanoprint og co-assembly-teknikker. I første omgang lavede de hindbærlignende metamolekyler ved at bruge silica (glas) og guld nanopartikler af varierende størrelse. Efterfølgende blev disse hindbærlignende strukturer stablet oven på hinanden, hvilket resulterede i den vellykkede skabelse af millimeterstore metamaterialer.

I det væsentlige har forskerholdet udtænkt en procesteknologi, der muliggør omkostningseffektiv produktion af metamaterialer i ønskede former i modsætning til konventionelle og dyrere metoder.

De udførte eksperimenter viste lyskontrollerende evner af metamaterialer genereret gennem holdets proces. Især var der en signifikant reduktion i spredt lys inden for det synlige område. Denne forskning markerer det første eksempel på at verificere de optiske egenskaber af metamolekyler i opløsning ved hjælp af millimeterstore strukturer.

Denne tilgang gør det muligt at observere resultater med det blotte øje eller gennem en simpel mikroskopopsætning, hvilket eliminerer behovet for specialiseret udstyr til verifikation. Derudover opnåede holdet finjusteret kontrol over de optiske egenskaber ved at justere forholdet mellem silica og guldnanopartikler i metamaterialet.

Professor Junsuk Rho, der ledede forskningen, udtalte:"Dette gennembrud muliggør design og implementering af fri-form nanofotoner, der overgår begrænsningerne af eksisterende metamateriale fremstillingsprocesser. Denne teknologis alsidighed giver en bred vifte af materialevalg, herunder kvanteprikker, katalysatorpartikler , og polymerer, hvilket gør det anvendeligt til forskellige områder fra sensorer til skærme ud over metamaterialeforskning."

Flere oplysninger: Won‐Geun Kim et al., Fritstående, Freeform Metamolecule Fibres, der skræddersyer kunstig optisk magnetisme, Small (2023). DOI:10.1002/sml.202303749

Journaloplysninger: Lille

Leveret af Pohang University of Science and Technology