Tecnologia Científica

Óptica e fotônica: miniaturização de difusores para novas aplicações
Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e da Friedrich Schiller University of Jena agora conseguiram desenvolver um difusor, um disco que espalha luz, baseado em nanopartículas de silício.
Por Karlsruhe Institute of Technology - 22/12/2021


Crédito: Dennis Arslan, Universität Jena

A miniaturização de componentes ópticos é um desafio em fotônica. Pesquisadores do Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e da Friedrich Schiller University of Jena agora conseguiram desenvolver um difusor, um disco que espalha luz, baseado em nanopartículas de silício. Ele pode ser usado para controlar especificamente a direção, cor e polarização da luz. Esta nova tecnologia pode ser usada em telas transparentes ou realidade aumentada. Os resultados são relatados em Materiais Avançados .

A fotônica, a ciência de geração, propagação e detecção de luz , é considerada o principal impulsionador no desenvolvimento de tecnologias para o século 21. O desafio consiste em miniaturizar elementos ópticos convencionais, como lentes, espelhos, prismas ou difusores, e aprimorar seu desempenho com recursos acessíveis apenas no reino da nanofotônica. Isso leva a novas aplicações , como sensores miniaturizados em veículos autônomos ou computadores quânticos fotônicos integrados.

Difusores são discos que espalham a luz incidente em todas as direções com a ajuda de pequenos centros de espalhamento. Para superar o volume dos difusores ópticos convencionais, os pesquisadores do KIT e da Universidade Friedrich Schiller de Jena aplicaram uma camada de nanopartículas de silício especificamente projetadas em um substrato e organizaram as partículas de maneira desordenada, mas cuidadosamente planejada. Essas nanopartículas são cem vezes mais finas do que um fio de cabelo humano e interagem com certos comprimentos de onda ajustáveis ​​de luz. A direção, cor e polarização da luz podem ser controlados especificamente com essas metassuperfícies.

'Ponto ideal' para difusão perfeita

A equipe de pesquisadores enfrentou duas questões fundamentais: "Até que ponto podemos diminuir o difusor óptico e como deve ser a desordem no arranjo das nanopartículas?", Diz Aso Rahimzadegan, doutorando do KIT e um dos dois principais autores do estudo. "Surpreendentemente, encontramos um ponto ideal pela quantidade de desordem que leva à difusão perfeita. "Dennis Arslan, pesquisador doutorado da Universidade de Jena e segundo autor principal, explica:" Nós fabricamos difusores de metassuperfície que pareciam ser igualmente brilhantes em todas as direções quando vistos a olho nu. O aspecto notável é que isso acontece em uma camada de apenas 0,2 micrômetros de espessura. Os difusores espalham a luz de uma cor específica e permitem que outros comprimentos de onda passem sem ser perturbados. "Essa propriedade é útil em aplicações científicas, mas também em dispositivos de consumo, como telas transparentes que podem ser vistas de ambos os lados, projetores holográficos ou headsets de realidade aumentada lucram com A combinação de conhecimentos experimentais e teóricos de ambos os parceiros tornou possível fornecer respostas a essas questões científicas desafiadoras.

 

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