Μια οπτική επίστρωση όπως καμία άλλη

Ερευνητές στο εργαστήριο του Chunlei Guo, καθηγητή οπτικής στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ, έχουν αναπτύξει μια οπτική επίστρωση που εμφανίζει το ίδιο χρώμα στην αντανάκλαση (φωτογραφία) και στη μετάδοση. Πίστωση: Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ / J. Adam Fenster

Για πάνω από έναν αιώνα, οι οπτικές επικαλύψεις έχουν χρησιμοποιηθεί για να αντανακλούν καλύτερα ορισμένα μήκη κύματος φωτός από φακούς και άλλες συσκευές ή, αντίθετα, για καλύτερη μετάδοση ορισμένων μηκών κύματος μέσω αυτών. Για παράδειγμα, οι επικαλύψεις των βαμμένων γυαλιών αντανακλούν ή “μπλοκάρουν” το επιβλαβές μπλε φως και τις ακτίνες UV.


Αλλά μέχρι τώρα, δεν είχε αναπτυχθεί καμία οπτική επίστρωση που θα μπορούσε ταυτόχρονα να αντανακλά και να μεταδίδει το ίδιο μήκος κύματοςή χρώμα.

Σε ένα άρθρο στο Νανοτεχνολογία της φύσης, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Ρότσεστερ και του Πανεπιστημίου Case Western Reserve περιγράφουν μια νέα κατηγορία οπτικών επιχρισμάτων, που ονομάζεται Fano Resonance Optical Coatings (FROC), η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε φίλτρα για να αντανακλά και να μεταδίδει χρώματα με καθαρή αξιοσημείωτη.

Επιπλέον, η επικάλυψη μπορεί να σχεδιαστεί ώστε να αντανακλά πλήρως μόνο ένα πολύ στενό εύρος μήκους κύματος.

«Η στενότητα του ανακλώμενου φωτός είναι σημαντική επειδή θέλουμε να έχουμε πολύ ακριβή έλεγχο του μήκους κύματος», λέει ο αντίστοιχος συγγραφέας Chunlei Guo, καθηγητής στο Ινστιτούτο Οπτικής του Ρότσεστερ. «Πριν από την τεχνολογία μας, η μόνη επίστρωση που μπορούσε να το κάνει αυτό ήταν ένας πολύ παχύτερος, πολυστρωματικός διηλεκτρικός καθρέφτης, ο οποίος πάσχει από υψηλή γωνιακή εξάρτηση και είναι πολύ πιο ακριβός στην κατασκευή. Έτσι μας επένδυση μπορεί να είναι μια φθηνή και αποτελεσματική εναλλακτική λύση. “

Οι ερευνητές εξετάζουν ορισμένες εφαρμογές για τη νέα τεχνολογία. Για παράδειγμα, δείχνουν πώς θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τα FROC για το διαχωρισμό των θερμικών και φωτοβολταϊκών ζωνών του ηλιακού φάσματος. Μια τέτοια ικανότητα θα μπορούσε να βελτιώσει την αποδοτικότητα των συσκευών που χρησιμοποιούν θερμοηλεκτρική υβριδική παραγωγή ενέργειας ως επιλογή ηλιακής ενέργειας. “Η κατεύθυνση μόνο της χρήσιμης ζώνης του ηλιακού φάσματος προς ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο το αποτρέπει από την υπερθέρμανση”, εξηγεί ο Guo.

Η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να οδηγήσει σε εξαπλάσια αύξηση στη διάρκεια ζωής ενός φωτοβολταϊκού κυττάρου. Και το υπόλοιπο φάσμα “απορροφάται με τη μορφή θερμικής ενέργειας, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με άλλους τρόπους, όπως αποθήκευση ενέργειας κατά τη διάρκεια της νύχτας, παραγωγή ενέργειας, ηλιακή ενέργεια. αποχέτευση νερούή θερμάνετε μια παροχή νερού », λέει ο Guo.

«Αυτά τα οπτικά επιχρίσματα μπορούν σαφώς να κάνουν πολλά πράγματα που άλλα επιχρίσματα δεν μπορούν», προσθέτει ο Guo. Αλλά όπως και με άλλες νέες ανακαλύψεις, «θα χρειαστεί λίγος χρόνος για εμάς ή άλλα εργαστήρια να εμβαθύνουμε αυτήν τη μελέτη και να βρούμε περισσότερες εφαρμογές.

«Ακόμα και όταν εφευρέθηκε το λέιζερ, οι άνθρωποι δεν ήταν σίγουροι τι να κάνουν με αυτό. Ήταν μια καινοτομία που αναζητούσε μια εφαρμογή.

Το εργαστήριο Guo, το εργαστήριο λέιζερ υψηλής έντασης femtosecond, είναι γνωστό για το πρωτοποριακό έργο του στη χρήση λέιζερ femtosecond για να χαράξει μοναδικές ιδιότητες σε μεταλλικές επιφάνειες.

Το έργο FROC γεννήθηκε από την επιθυμία να διερευνηθούν «παράλληλοι» τρόποι δημιουργίας μοναδικών επιφανειών που δεν περιλαμβάνουν χάραξη λέιζερ. «Ορισμένες εφαρμογές είναι ευκολότερες με το λέιζερ, αλλά άλλες είναι ευκολότερες χωρίς αυτές», εξηγεί ο Guo.

Ο συντονισμός Fano, που πήρε το όνομά του από τον φυσικό Ugo Fano, είναι ένα διαδεδομένο φαινόμενο σκέδασης των κυμάτων που παρατηρείται για πρώτη φορά ως θεμελιώδης αρχή της ατομικής φυσικής που περιλαμβάνει ηλεκτρόνια. Αργότερα, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το ίδιο φαινόμενο μπορεί επίσης να παρατηρηθεί στα οπτικά συστήματα. «Αλλά αυτό περιλάμβανε πολύ περίπλοκα σχέδια», εξηγεί ο Guo.

Ο Guo και οι συνάδελφοί του βρήκαν έναν ευκολότερο τρόπο να εκμεταλλευτούν τον συντονισμό Fano στις οπτικές τους επενδύσεις.

Εφαρμόζουν λεπτή μεμβράνη γερμανίου πάχους 15 νανομέτρων σε μια μεταλλική επιφάνεια, δημιουργώντας μια επιφάνεια ικανή να απορροφήσει μια μεγάλη ζώνη μήκους κύματος. Το συνδύασαν αυτό με μια κοιλότητα που υποστηρίζει συντονισμό στενής ζώνης. Οι συζευγμένες κοιλότητες εμφανίζουν συντονισμό Fano που είναι ικανός να αντανακλά μια πολύ στενή ζώνη φωτός.


Οι ερευνητές επιτυγχάνουν ακραία υπεριώδη φασματική συμπίεση με ανάμιξη τεσσάρων κυμάτων


Περισσότερες πληροφορίες:
Mohamed ElKabbash et al, οπτικές επικαλύψεις φιλμ υπεραθώνης Fano-συντονισμού, Νανοτεχνολογία της φύσης (2021). DOI: 10.1038 / s41565-020-00841-9

Παραθέτω, αναφορά: Μια οπτική επίστρωση όπως καμία άλλη (2021, 4 Φεβρουαρίου) ανακτήθηκε στις 4 Φεβρουαρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-02-optical-coating.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Εκτός από την ορθή χρήση για ιδιωτικούς σκοπούς μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για πληροφορίες.

READ  Μικρο-απολιθώματα τύπου μανιταριού 635 εκατομμυρίων ετών που βρέθηκαν στην Κίνα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τη Γη να ανακάμψει από την εποχή του πάγου

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *