L'un des composants clés des écrans vidéo haute résolution de nouvelle génération sera les nanoantennes optiques. Ces appareils utilisent la nanotechnologie pour mélanger et interférer avec les faisceaux lumineux afin de produire des couleurs et même des hologrammes.

Alors que les nanoantennes optiques utilisant du silicium ou des matériaux similaires ont produit des images en couleur, les images sont fixes et ne peuvent pas être réglées d'avant en arrière. Cependant, de nouveaux matériaux aux propriétés réglables sont nécessaires pour exploiter les nanoantennes optiques dans les vidéos haute résolution.

Pour combler cette lacune, des équipes de recherche de l'Université de technologie et de conception de Singapour (SUTD) et d'A*STAR IMRE ont conçu et démontré l'utilisation de nanostructures de chalcogénure pour régler de manière réversible les résonances de Mie dans le spectre visible. Avec sa largeur mesurant à peine 190 nm, soit 1 000 fois plus petite qu'un simple cheveu humain, le nanodisque de chalcogénure peut être commuté entre deux états optiques en utilisant la chaleur pour induire des transitions de phase.

Leur travail, « Reversible Tuning of Mie Resonances in the Visible Spectrum », a été publié dans ACS Nano .

"Nous démontrons la capacité des nanodisques à changement de phase à interférer et à manipuler la lumière visible, c'est la première étape vers un affichage d'hologramme vidéo", a expliqué le professeur agrégé Robert Simpson, chercheur principal au SUTD.

La technologie repose sur des matériaux à changement de phase; matériaux qui sont plus généralement utilisés dans les dispositifs de stockage de données. Au lieu d'utiliser des matériaux de stockage de données à changement de phase, tels que les alliages germanium-antimoine-tellure, l'équipe de recherche a exploré l'utilisation d'un matériau abondant sur Terre appelé trisulfure d'antimoine. L'équipe a montré que les propriétés optiques des nanoparticules de trisulfure d'antimoine peuvent être modifiées à grande vitesse pour créer des couleurs vives accordables.

Cependant, l'utilisation d'un nouveau matériau comportait son lot de défis. L'équipe devait développer une nouvelle méthode de nanofabrication pour créer des nanostructures de trisulfure d'antimoine avec des propriétés optiques et des résonances spécifiques.

De plus, ils devaient s'assurer que les propriétés optiques et les résonances des nanoparticules de trisulfure d'antimoine pouvaient être commutées de manière réversible. Ils ont utilisé des impulsions laser femtosecondes pour changer l'état optique de ces particules. Une optimisation substantielle était également nécessaire pour trouver les conditions qui conduiraient à une commutation réversible sans vaporiser les structures de nanoparticules.

Alors que ce travail ouvre la voie vers des écrans couleur haute résolution, des écrans holographiques et des systèmes de balayage LiDAR miniatures, l'équipe de recherche est également ravie d'étendre ce nouveau matériau à changement de phase à d'autres applications photoniques programmables et de favoriser les collaborations pour réaliser le plein potentiel du trisulfure d'antimoine et matériaux connexes.

"Notre travail démontre clairement que la commutation réversible est possible, mais pour des dispositifs pratiques, nous devons également développer un système élégant et intégré pour adresser et contrôler électriquement l'état optique des nanoparticules. Nous travaillons actuellement sur ces technologies, et nous espérons que cet article inspirera la communauté de recherche au sens large à étendre davantage les capacités de ces importantes nanoparticules de chalcogénure », a ajouté le professeur agrégé Simpson. + Explorer plus loin

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