Ученые из Даляньского технологического университета и Гонконгского университета придумали, как создавать дисплеи с динамически меняющимися цветами. В основе технологии — фотонные кристаллы с плазмонными резонаторами (TPPC), в которые добавили тончайший слой сульфида сурьмы (Sb₂S₃). Этот материал умеет переключаться между аморфным и кристаллическим состоянием, меняя оптические свойства всей системы.

Фотонные кристаллы с плазмонными резонаторами (TPPC) — это многослойные структуры, где чередование материалов с разным коэффициентом преломления создает «ловушки» для света на определенных длинах волн. Добавление металла (серебра) усиливает эффект за счет возбуждения плазмонов — коллективных колебаний электронов.

Эксперимент показал: если на кремниевую подложку нанести пять чередующихся слоев диоксида кремния и сульфида цинка, а сверху — 10 нм Sb₂S₃ и 15 нм серебра, можно управлять цветом, просто меняя фазу сульфида сурьмы. При нагревании или лазерном воздействии материал переключается, и резонансная длина волны сдвигается на 50 нм. Например, в аморфном состоянии кристалл отражает свет на 530 нм (цвет фуксии), а в кристаллическом — на 560 нм (сине-фиолетовый).

Результаты опубликованы в издании Engineering.

Преимущество Sb₂S₃ перед другими материалами (например, Ge-Sb-Te) — минимальные потери света в видимом диапазоне и высокая контрастность показателей преломления. Цвет остается стабильным даже при изменении угла обзора до 50°, а фазы переключаются без деградации сотни раз.

Чтобы доказать универсальность метода, ученые сделали «цветок» с семью лепестками — каждый менял оттенок при переключении Sb₂S₃. Технология не требует сложной литографии, энергоэффективна и открывает двери для новых дисплеев, оптических шифров и даже „умных“ стекол.

Экспертно: главный плюс — возможность создавать энергоэффективные дисплеи без пиксельных матриц. Представьте электронную бумагу, где цвет меняется не за счет подсветки, а из-за перестройки структуры материала. Это снизит энергопотребление в разы. Другое применение — динамическая камуфляжная пленка для техники или оптические метки для защиты документов.

Неясно, как быстро происходит переключение между фазами. Для дисплеев критична скорость обновления — если переход занимает секунды, технология останется нишевой. Также не указано, как Sb₂S₃ поведет себя при длительном UV-излучении: возможна деградация.

Ранее ученые создали световые структуры для сверхбыстрой передачи данных.