Naukowcy skupili się na wyświetlaczach nanostrukturalnych zawierających chalkogeny

Podczas gdy nanostruktury optyczne wykorzystujące krzem lub podobne materiały dają kolorowe obrazy, obrazy są statyczne i nie można ich dostrajać tam iz powrotem. Potrzebne są jednak nowe materiały o przestrajalnych właściwościach, aby wykorzystać nanocząsteczki optyczne w materiałach wideo o wysokiej rozdzielczości.

Aby rozwiązać tę lukę, zespoły badawcze z Singapore University of Technology and Design (SUTD) i A*STAR IMRE zaprojektowały i zademonstrowały zastosowanie nanostruktur chalkogenkowych do odwrotnego dostrojenia rezonansu Mie w widmie widzialnym. Dzięki szerokości zaledwie 190 nanometrów – 1000 razy mniejszej niż pojedyncze pasmo ludzkiego włosa – chalkogenidowy nanodysk można przełączać między dwoma stanami świetlnymi za pomocą ciepła w celu wywołania przejść fazowych.

Ich praca „Odwrotne strojenie rezonansów skał w widmie widzialnym” została opublikowana w: ACS nano.

„Pokazujemy zdolność nanodysków zmieniających fazę do zakłócania i manipulowania światłem widzialnym – jest to pierwszy krok w kierunku wyświetlania obrazu 3D na potrzeby wideo” – wyjaśnił profesor nadzwyczajny Robert Simpson, główny badacz w SUTD.

Technologia oparta jest na materiałach zmiennofazowych; Materiały powszechnie stosowane w urządzeniach do przechowywania danych. Zamiast używać materiałów do przechowywania danych o przemianie fazowej, takich jak stopy germanowo-antymonowo-tellurowe, zespół badawczy zbadał zastosowanie materiału obfitującego w Ziemię, zwanego trisiarczkiem antymonu. Zespół wykazał, że właściwości optyczne nanocząstek trisiarczku antymonu można zmieniać z dużą prędkością, aby uzyskać przestrajalne, jasne kolory.

Jednak użycie nowego materiału wiąże się z szeregiem wyzwań. Zespół musiał opracować nową metodę nanofabrykacji, aby stworzyć nanostruktury trisiarczku antymonu o określonych właściwościach optycznych i rezonansie.

Ponadto musieli zapewnić możliwość odwracalnej zmiany właściwości optycznych i rezonansowych nanocząstek trisiarczku antymonu. Wykorzystali femtosekundowe impulsy laserowe do zmiany stanu optycznego tych cząstek. Konieczna była również znaczna optymalizacja, aby znaleźć warunki, które prowadziłyby do odwracalnego przełączania bez odparowywania struktur nanocząstek.

Chociaż prace te torują drogę w kierunku kolorowych wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości, wyświetlaczy 3D i systemów skanowania mini-LiDAR, zespół badawczy jest również podekscytowany rozszerzeniem tego nowego materiału o przemianie fazowej na inne programowalne zastosowania fotoniczne i promowanie współpracy w celu wykorzystania pełnego potencjału trisiarczku antymonu i materiałów pokrewnych.

Nasza praca jasno pokazuje, że przełączanie wsteczne jest możliwe, ale w przypadku praktycznych urządzeń musimy również opracować elegancki, zintegrowany system przetwarzania fotostanów i elektrycznego sterowania nanocząstkami. Obecnie pracujemy nad tymi technologiami i mamy nadzieję, że ten artykuł zainspiruje szerszą społeczność badawczą do rozszerzenia możliwości tych ważnych nanocząstek chalkogenicznych” – dodał profesor Simpson.