Les chercheurs sont à la recherche de commutateurs fiables et abordables pour l'optoélectronique du futur. Une équipe de l'Empa présente aujourd'hui une solution potentielle :des gouttelettes de colorant mesurant à peine quelques sous-micromètres de diamètre.

Les scientifiques du Laboratoire des polymères fonctionnels de l'Empa recherchent des liquides qui se répandent le plus uniformément possible sur une surface pour la production d'OLED. Cependant, le même laboratoire travaille également sur exactement le contraire :un liquide qui est censé se décomposer en autant de gouttelettes que possible lorsqu'il est appliqué sur une surface. Chacune de ces gouttelettes forme une microlentille en séchant. Tout un champ de ces microlentilles peut influencer les faisceaux lumineux d'une manière spécifique, ce qui les rend extrêmement intéressants pour le traitement du signal optique dans les ordinateurs et les réseaux de fibre optique.

Pas cher à produire

"On profite du fait que les gouttelettes s'organisent, " dit Jakob Heier, qui étudie les propriétés optiques de ces microlentilles. « Cela présente un avantage économique majeur :nous n'avons besoin d'aucune machine pour fabriquer les microlentilles; une buse de pulvérisation fait l'affaire. Dans le laboratoire, cependant, le colorant n'est pas encore vaporisé; Heier et ses collègues produisent les microlentilles à l'aide d'un revêtement par centrifugation. Le colorant est placé au centre d'un plateau tournant et se répand sur toute la zone grâce à la force centrifuge.

Quiconque souhaite comprendre exactement comment ces champs de microlentilles se comportent à la lumière doit approfondir les mathématiques. Heier parle des transformées de Fourier et des relations de Kramers-Kronig, qui aident à décrire les propriétés de milliers de gouttelettes dans une seule formule mathématique. "Les mathématiques derrière tout cela pourraient avoir 100 ans, mais les connaissances que nous gagnons sont à la minute près."

Composants en colorant cyanine

Heier et ses collègues ont réussi à démontrer qu'une série entière d'éléments de commutation optique peut être construit à partir de gouttelettes de colorant cyanine. L'étude a été publiée dans la revue Matériaux optiques avancés en février 2017. Les éléments de commutation peuvent spécifiquement bloquer ou laisser passer certaines longueurs d'onde. Heier utilise le changement de l'indice de réfraction du colorant. Ce qui rend tout cela si excitant :en sélectionnant différents colorants et en variant la taille des gouttelettes, les propriétés du commutateur peuvent être adaptées à l'application souhaitée.

Par exemple, des réseaux de phase peuvent être construits à partir de ces microlentilles - un outil populaire en optoélectronique. Ceci est capable de diviser les faisceaux de lumière en fréquences individuelles, sans compromettre l'intensité lumineuse. D'où, les pertes de signal restent faibles, moins d'énergie lumineuse est nécessaire et les composants ne chauffent pas autant. "Avec nos observations et calculs, nous avons physiquement ouvert la voie à ces commutateurs, " dit Heier. " Maintenant, je suis impatient de voir qui utilise ce savoir-faire pour les premières applications réelles. "