Holly Metalins! Neue Metalle fokussieren Licht mit extrem tiefen Löchern

Künstlerische Darstellung von Stechpalme. Bildnachweis: Capasso Lab / Harvard SEAS

Oberflächenoberflächen sind Nanostrukturen, die mit Licht interagieren. Heutzutage verwenden die meisten Metaoberflächen monolithische Nanosäulen, um Licht zu fokussieren, zu formen und zu kontrollieren. Je länger die Nanopartikellänge, desto länger dauert es, bis das Licht die Nanostruktur passiert, was der Metaoberfläche eine vielfältigere Kontrolle über jede Farbe des Lichts gibt. Zu lange Stangen neigen jedoch dazu, abzufallen oder zusammenzukleben. Was wäre, wenn Sie, anstatt hohe Gebäude zu bauen, in die andere Richtung gehen würden?


In einem kürzlich erschienenen Artikel haben Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) eine Durchstechfläche entwickelt, die sehr tiefe und sehr enge Löcher anstelle von sehr langen Schäften verwendet, um zu fokussieren ein Licht in einem Platz.

Die Suche wurde veröffentlicht in Nano-Nachrichten.

das neue Metaoberfläche Es verwendet mehr als 12 Millionen nadelförmige Löcher, die in eine Silikonmembran mit einem Durchmesser von 5 Mikrometern gebohrt werden, etwa 1/20 der Dicke eines Haares. Diese langen und dünnen Löcher haben nur einen Durchmesser von wenigen hundert Nanometern und machen ausgewogene Abmessungen– Seitenverhältnis – ungefähr 30:1.

Es ist das erste Mal, dass Pinholes mit einem hohen Aspektverhältnis in der Metaoptik verwendet werden.

„Dieser Ansatz könnte verwendet werden, um große photochrome metallische Linsen zu schaffen, die verschiedene Lichtfarben auf denselben Brennfleck fokussieren und den Weg für eine Generation von Flachbildschirmen mit hohem Seitenverhältnis ebnen, einschließlich chromatisch achromatischer Breitbandlinsen“, sagt Federico Capasso sagte. , Robert L. Wallace Professor für Angewandte Physik und Fenton Hayes Research Fellow in Elektrotechnik am SEAS und leitender Autor des Artikels.

Holly Metalins!

Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (links) der Löcher auf der ersten Seite der metallischen Löcher und (rechts) REM-Aufnahme der Löcher auf der zweiten Seite des Metalls. Bildnachweis: Capasso Lab / Harvard SEAS

Daniel Lim sagte: A Absolvent bei SEAS und Co-Erstautor des Papiers. “Die perforierte Plattform erhöht das zugängliche Seitenverhältnis von photonischen Nanostrukturen, ohne die mechanische Festigkeit zu beeinträchtigen.”

Genau wie bei Nanosäulen, die unterschiedlich groß sind, um das Licht zu bündeln, werden unterschiedlich große metallische Pinholes genau über dem Linsendurchmesser von 2 mm positioniert. Der Unterschied in der Größe des Lochs bewirkt, dass sich das Licht in Richtung des Brennpunkts der Linse biegt.

„Holey-Metaflächen verleihen dem Linsendesign eine neue Dimension, indem sie Lichteinfang und -streuung über einen breiten Parameterraum steuern und neue Funktionen ermöglichen“, sagte Marina Meritska, SEAS Postdoctoral Fellow und Co-Erstautorin der Forschungsarbeit. “Die Löcher können mit nichtlinearen optischen Materialien gefüllt werden, die zur Erzeugung mehrerer Wellenlängen und zur Lichtverarbeitung führen, oder mit Flüssigkristallen, um die Eigenschaften des Lichts effektiv zu modifizieren.”

Metalllinsen wurden unter Verwendung traditioneller Halbleiterfertigungsverfahren und Standardmaterialien hergestellt, um in Zukunft eine Massenproduktion zu ermöglichen.

Das Harvard Technology Development Office hat das geistige Eigentum im Zusammenhang mit diesem Projekt geschützt und prüft Kommerzialisierungsmöglichkeiten.


Oberflächenoberflächen steuern polarisiertes Licht wie gewünscht


Mehr Informationen:
Bald Wei Daniel Lim et al., Hohes Seitenverhältnis gegenüber Design Holey Metalens, Nano-Nachrichten (2021). DOI: 10.1021 / acs.nanolett.1c02612

das Zitat: Holly Metalins! Neue Mineralien, die Licht mit tiefen Löchern fokussieren (2021, 13. Oktober) Abgerufen am 13. Oktober 2021 von https://phys.org/news/2021-10-holey-metalens-focuses-ultra-deep-holes.html

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