I ricercatori ITMO hanno creato una superficie che può trasformare il vetro normale in una superficie intelligente. Questa tecnologia può essere utilizzata nella produzione di schermi AR che forniscono agli utenti informazioni aggiuntive su ciò che accade intorno. La superficie sarà anche in grado di convertire l'energia solare in elettricità. La ricerca è stata pubblicata in Recensioni di laser e fotonica.

La soluzione innovativa dei ricercatori è un film sottile a base di perovskiti ad alogenuri, materiali semiconduttori con straordinarie proprietà ottiche ed elettroniche. Questi film sono convenienti da produrre, vengono utilizzati per creare LED e celle solari con fattori di efficienza superiori alle tecnologie tradizionali. Le perovskiti utilizzate nel progetto possono trasmettere circa la metà della luce distinta dall'occhio umano. Però, riflettono troppa luce che ne pregiudica la trasparenza.

"I film di perovskite sono stati implementati con successo nella produzione di LED. Vogliamo utilizzare questi film per creare superfici che potrebbero essere potenzialmente utilizzate negli schermi AR. Devono essere abbastanza trasparenti da consentire agli utenti di guardarli a proprio agio. Allo stesso tempo, devono irradiare luce per visualizzare le informazioni necessarie sullo schermo, " spiega Sergey Makarov, capo ricercatore presso la Facoltà di Fisica e Ingegneria dell'ITMO.

Originariamente, i film di perovskite hanno un coefficiente di riflessione del 30%, il che significa che non trasmettono circa un terzo della luce che li penetra. I ricercatori della Facoltà di Fisica e Ingegneria dell'ITMO con i loro collaboratori dell'Università accademica di ricerca nazionale di San Pietroburgo dell'Accademia delle scienze russa hanno creato una superficie che trasmette quanta più luce possibile senza rifletterne quasi nessuna. Era anche fondamentale preservare le proprietà utili del film in modo che gli utenti che lo guardavano non si sentissero come se ci fosse una barriera davanti ai loro occhi.

Per abbassare il coefficiente di riflessione, i ricercatori hanno dovuto modificare i film e trasformarli in una metasuperficie. Hanno dovuto rimuovere uno strato di perovskite dal film per incidere un certo modello di nanoparticelle su di esso. Quel modo, la superficie interagisce con la luce in modo diverso. Il modello è stato creato con precisione nanometrica utilizzando la nanolitografia ionica.

"Quando i nostri colleghi hanno applicato questi metodi per creare nanostrutture, hanno notato che le aree esposte delle metasuperfici diventavano scure e bruciate. Anche se è rimasto molto materiale, non si illuminava sotto eccitazione ultravioletta. Per risolvere questo problema abbiamo applicato il vapore della soluzione salina alcolica sulla superficie della perovskite, che ci ha permesso di ripristinare rapidamente le proprietà del materiale. Per esempio, abbiamo aumentato la sua luminescenza e abbassato il suo coefficiente di riflessione mediante questo metodo, " spiega Tatiana Liashenko, un dottorato di ricerca studente presso la Facoltà di Fisica e Ingegneria.

Secondo Kseniia Baryshnikova, il primo autore del saggio, i ricercatori sono stati in grado di determinare i parametri geometrici in base ai quali le nanoparticelle di perovskite possono interagire con la luce in un'ampia gamma dello spettro solare.

"Così, la maggior parte dell'energia segue la direzione della luce. Il resto viene assorbito dalla perovskite e trasformato in fotoluminescenza. Di conseguenza, otteniamo una metasuperficie antiriflesso altamente trasparente con proprietà attive. Ora stiamo pianificando di implementare la nostra soluzione in dispositivi optoelettronici, " conclude Baryshnikova.