ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры

Учёные из Корейского научно-исследовательского института электротехнологий впервые обнаружили, как светятся нанопровода, созданные с помощью 3D-печати.

Результаты были опубликованы в качестве передовицы в престижном научном журнале ACS Nano.

Высокое разрешение в устройствах отображения — это когда на экране помещается больше пикселей. Чем больше плотность пикселей, тем более чёткими и детализированными становятся фильмы и изображения.

Учёные работают над созданием крошечных светоизлучающих устройств размером от микрометра до нанометра. Это как представить себе миллиметр, а затем разделить его на тысячу. Или даже на миллион!

Когда размеры светоизлучающих устройств становятся порядка сотен нанометров, их излучение меняется по сравнению с макроструктурами. Поэтому для практического применения наноразмерных светоизлучающих устройств необходимо понимать особенности их излучения.

Исследовательская группа KERI впервые в мире выявила высоконаправленную картину излучения света из 3D-печатных нанопроводов. Эта группа уже много лет изучает дисплеи с использованием технологии нанофотонной 3D-печати.

С помощью традиционных методов сложно равномерно изготовить светоизлучающие материалы нужных размеров.

Технология 3D-печати KERI позволяет надёжно изготавливать такие материалы в нужных местах. Диаметр можно контролировать за счёт ограничения отверстия печатающего сопла. Размеры могут быть самыми разными — от 1/10 000 до 1/10 000 000 метра.

Команда д-ра Jaeyeon Pyo исследовала образцы, созданные с помощью нанофотонной 3D-печати. Они измерили и проанализировали излучение света от этих образцов. Для более глубокого анализа команда также провела моделирование электромагнитных волн.

Когда размер светоизлучающих материалов становится очень маленьким, примерно как толщина человеческого волоса, свет начинает вести себя необычно. Раньше он мог распространяться в разные стороны внутри материала, но теперь из-за своих крошечных размеров материал не может его удержать, и свет вырывается только в одном направлении. Это как если бы вы пытались удержать воду в ладошке, а она всё равно просачивалась сквозь пальцы.

В результате получается очень узконаправленный луч света, как будто у него есть свой собственный путь. Как если бы свет знал, куда ему нужно идти, и не отвлекался на другие направления.

Нанопроволоки с высоконаправленным излучением могут повысить производительность разных устройств. Они позволяют чётко разделять сигналы, даже если устройства плотно интегрированы друг с другом. Это значит, что информация не будет накладываться или размываться.

Направленное излучение нанопроводов делает их пригодными для использования в высокопроизводительных устройствах.

Д-р Jaeyeon Pyo рассказал, что исследования в области оптической физики на наноуровне проводить сложно из-за трудностей с подготовкой образцов. Учёный считает, что метод 3D-печати может стать простым, гибким и недорогим решением этой проблемы.

Это исследование внесёт значительный вклад в передовые дисплейные технологии и квантовую физику Южной Кореи.

Исследовательская группа рассчитывает заинтересовать своими работами в области виртуальной реальности (AR, VR), а также привлечь внимание к исследованиям в сфере лучевых проекторов, оптических носителей информации, фотонных интегральных схем, технологий шифрования и защищённой печати.

Учёные планируют продолжить изучение оптических явлений в наномасштабе с помощью 3D-печати свободных форм.

23.07.2024