Da più di un secolo, rivestimenti ottici sono stati utilizzati per riflettere meglio determinate lunghezze d'onda della luce da lenti e altri dispositivi o, al contrario, per trasmettere meglio determinate lunghezze d'onda attraverso di loro. Per esempio, i rivestimenti sugli occhiali colorati riflettono, o "blocca, "luce blu dannosa e raggi ultravioletti.

Ma fino ad ora, non era mai stato sviluppato alcun rivestimento ottico in grado di riflettere e trasmettere contemporaneamente la stessa lunghezza d'onda, o colore.

In un giornale in Nanotecnologia della natura , ricercatori dell'Università di Rochester e della Case Western Reserve University descrivono una nuova classe di rivestimenti ottici, i cosiddetti Fano Resonance Optical Coatings (FROC), che può essere utilizzato sui filtri per riflettere e trasmettere colori di notevole purezza.

Inoltre, il rivestimento può essere realizzato per riflettere completamente solo un intervallo di lunghezze d'onda molto ristretto.

"La ristrettezza della luce riflessa è importante perché vogliamo avere un controllo molto preciso della lunghezza d'onda, " dice l'autore corrispondente Chunlei Guo, professore all'Istituto di Ottica di Rochester. "Prima della nostra tecnologia, l'unico rivestimento che poteva farlo era uno specchio dielettrico multistrato, che è molto più spesso, soffre di una forte dipendenza angolare, ed è molto più costoso da realizzare. Così, il nostro rivestimento può essere un'alternativa a basso costo e ad alte prestazioni."

I ricercatori prevedono alcune applicazioni per la nuova tecnologia. Per esempio, mostrano come i FROC potrebbero essere usati per separare le bande termiche e fotovoltaiche dello spettro solare. Tale capacità potrebbe migliorare l'efficacia dei dispositivi che utilizzano la generazione di energia elettrica e termica ibrida come opzione per l'energia solare. "Indirizzare solo la banda utile dello spettro solare verso una cella fotovoltaica ne impedisce il surriscaldamento, "dice Guo.

La tecnologia potrebbe anche portare a un aumento di sei volte della vita di una cella fotovoltaica. E il resto dello spettro "viene assorbito come energia termica, che potrebbe essere utilizzato in altri modi, compreso l'accumulo di energia per le ore notturne, generazione di elettricità, igiene dell'acqua a energia solare, o riscaldare una scorta d'acqua, " dice Guo.

"Questi rivestimenti ottici possono chiaramente fare molte cose che altri rivestimenti non possono fare, " aggiunge Guo. Ma come per altre nuove scoperte, "Ci vorrà un po' di tempo per noi o altri laboratori per studiare ulteriormente questo e trovare più applicazioni.

"Anche quando è stato inventato il laser, le persone erano inizialmente confuse su cosa farne. Era una novità cercare un'applicazione."

il laboratorio di Guo, il laboratorio laser a femtosecondi ad alta intensità, è nota per il suo lavoro pionieristico nell'uso di laser a femtosecondi per incidere proprietà uniche su superfici metalliche.

Il progetto FROC è nato dal desiderio di esplorare modi "paralleli" per creare superfici uniche che non comportano l'incisione laser. "Alcune applicazioni sono più facili con il laser, ma altri sono più facili senza di loro, " dice Guo.

risonanza fanese, prende il nome dal fisico Ugo Fano, è un diffuso fenomeno di diffusione delle onde osservato per la prima volta come principio fondamentale della fisica atomica che coinvolge gli elettroni. Dopo, i ricercatori hanno scoperto che lo stesso fenomeno può essere osservato anche nei sistemi ottici. "Ma questo ha comportato progetti molto complessi, " dice Guo.

Guo e i suoi colleghi hanno trovato un modo più semplice per sfruttare la risonanza di Fano nei loro rivestimenti ottici.

Hanno applicato un sottile, 15 nanometri di pellicola di germanio su una superficie metallica, creando una superficie in grado di assorbire un'ampia banda di lunghezze d'onda. Lo hanno combinato con una cavità che supporta una risonanza a banda stretta. Le cavità accoppiate presentano una risonanza di Fano in grado di riflettere una banda di luce molto stretta.