I ricercatori hanno approfondito la composizione dei nanocompositi per la fabbricazione di metasuperfici ultraviolette e hanno determinato il materiale di stampa ideale per realizzarli. I loro risultati sono pubblicati sulla rivista Microsystems &Nanoengineering il 22 aprile.
Le metasuperfici, dispositivi ottici ultrasottili, possiedono la straordinaria capacità di controllare la luce fino a uno spessore di soli nanometri. Le metasuperfici sono state costantemente oggetto di ricerca come tecnologia fondamentale per il progresso di display, imaging e biosensing di prossima generazione. La loro portata si estende oltre la luce visibile, penetrando nei regni della luce infrarossa e ultravioletta.
La litografia con nanoimpronta è una tecnologia di produzione di metasuperfici, simile a un francobollo che genera numerose repliche da un unico stampo. Questa tecnica innovativa promette una produzione economica e su larga scala di metasuperfici, aprendo la strada alla loro fattibilità commerciale. Tuttavia, la resina utilizzata come materiale di stampa presenta uno svantaggio:un basso indice di rifrazione, che ostacola un'efficiente manipolazione della luce.
Per affrontare questa sfida, i ricercatori stanno esplorando attivamente i nanocompositi, integrando nanoparticelle nella resina per aumentarne l’indice di rifrazione. Tuttavia, l'efficacia di questo approccio dipende da vari fattori come il tipo di nanoparticelle e la scelta del solvente, che richiede un'analisi sistematica per prestazioni ottimali della metasuperficie.
Nella loro ricerca, il team ha progettato meticolosamente esperimenti per valutare l'impatto della concentrazione di nanoparticelle e della selezione del solvente sul trasferimento del pattern e sui metaologrammi UV.
Nello specifico, hanno manipolato la concentrazione del biossido di zirconio (ZrO2 ), un nanocomposito rinomato per la sua efficacia nella produzione di metaologrammi UV, che varia dal 20% al 90%. I risultati hanno mostrato che la massima efficienza di trasferimento del pattern è stata raggiunta ad un livello di concentrazione dell'80%.
Inoltre, quando si combina ZrO2 ad una concentrazione dell'80% con vari solventi come metilisobutilchetone, metiletilchetone e acetone per la realizzazione del metaologramma, l'efficienza di conversione è aumentata vertiginosamente nello spettro ultravioletto (325 nm), raggiungendo livelli impressionanti del 62,3%, 51,4% e 61,5%. rispettivamente.
Questa ricerca segna una pietra miliare significativa stabilendo una metrica ottimale per ottenere metaologrammi specificatamente su misura per il dominio dell'ultravioletto, in contrapposizione alla gamma visibile, aprendo al tempo stesso lo sviluppo di nuovi nanocompositi.
Il professor Junsuk Rho dell'Università della scienza e della tecnologia di Pohang (POSTECH) ha dichiarato:"L'uso del biossido di titanio (TiO2 ) e nanocompositi di silicio (Si) invece di ZrO2 espande l'applicabilità alla luce visibile e infrarossa."
"I nostri futuri sforzi di ricerca si concentreranno sul perfezionamento delle condizioni di preparazione per nanocompositi ottimali, promuovendo così il progresso, l'applicazione e l'espansione della tecnologia di fabbricazione della metasuperficie ottica."
Il gruppo di ricerca comprende il professor Rho del Dipartimento di ingegneria meccanica, ingegneria chimica ed ingegneria elettrica, Hyunjung Kang e Nara Jeon, e il dottorato di ricerca. candidati, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Dongkyo Oh, un Ph.D. studente, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica di POSTECH.
Ulteriori informazioni: Hyunjung Kang et al, Personalizzazione di nanocompositi ad alto indice di rifrazione per la produzione di metasuperfici ultraviolette, Microsistemi e nanoingegneria (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00681-w
Informazioni sul giornale: Microsistemi e nanoingegneria
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang
