Les chercheurs se sont penchés sur la composition des nanocomposites pour la fabrication de métasurfaces ultraviolettes et ont déterminé le matériau d'impression idéal pour leur fabrication. Leurs découvertes sont présentées dans la revue Microsystems &Nanoengineering. le 22 avril.
Les métasurfaces, dispositifs optiques ultra-fins, possèdent la remarquable capacité de contrôler la lumière jusqu’à une épaisseur de seulement un nanomètre. Les métasurfaces ont toujours fait l’objet de recherches en tant que technologie essentielle pour l’avancement des écrans, de l’imagerie et de la biodétection de nouvelle génération. Leur portée s'étend au-delà de la lumière visible, plongeant dans les domaines de la lumière infrarouge et ultraviolette.
La lithographie par nanoimpression est une technologie de production de métasurfaces, semblable à un tampon générant de nombreuses répliques à partir d'un seul moule. Cette technique innovante promet une fabrication abordable et à grande échelle de métasurfaces, ouvrant la voie à leur viabilité commerciale. Cependant, la résine utilisée comme matériau d'impression souffre d'un inconvénient :un faible indice de réfraction, qui empêche une manipulation efficace de la lumière.
Pour relever ce défi, les chercheurs explorent activement les nanocomposites, intégrant des nanoparticules dans la résine pour augmenter son indice de réfraction. Pourtant, l'efficacité de cette approche dépend de divers facteurs tels que le type de nanoparticules et le choix du solvant, nécessitant une analyse systématique pour des performances optimales des métasurfaces.
Dans leurs recherches, l'équipe a méticuleusement conçu des expériences pour évaluer l'impact de la concentration de nanoparticules et de la sélection du solvant sur le transfert de motifs et les métahologrammes UV.
Plus précisément, ils ont manipulé la concentration de dioxyde de zirconium (ZrO2 ), un nanocomposite réputé pour son efficacité dans la production de métahologrammes UV, allant de 20 % à 90 %. Les résultats ont montré que l'efficacité de transfert de motif la plus élevée a été atteinte à un niveau de concentration de 80 %.
De plus, en combinant ZrO2 à une concentration de 80 % avec divers solvants tels que la méthylisobutylcétone, la méthyléthylcétone et l'acétone pour la réalisation du métahologramme, l'efficacité de conversion a grimpé dans le spectre ultraviolet (325 nm), atteignant des niveaux impressionnants de 62,3 %, 51,4 % et 61,5 %, respectivement.
Cette recherche marque une étape importante en établissant une métrique optimale pour obtenir des métahologrammes spécifiquement adaptés au domaine ultraviolet, par opposition au domaine visible, tout en étant également pionnière dans le développement de nouveaux nanocomposites.
Le professeur Junsuk Rho de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH) a déclaré :« L'utilisation du dioxyde de titane (TiO2 ) et nanocomposites de silicium (Si) au lieu de ZrO2 étend l'applicabilité à la lumière visible et infrarouge."
"Nos futurs efforts de recherche se concentreront sur le raffinement des conditions de préparation pour des nanocomposites optimaux, propulsant ainsi l'avancement, l'application et l'expansion de la technologie de fabrication de métasurfaces optiques."
L'équipe de recherche comprend le professeur Rho du Département de génie mécanique, de génie chimique et de génie électrique, Hyunjung Kang et Nara Jeon, ainsi qu'un doctorat. candidats, du Département de génie mécanique et Dongkyo Oh, titulaire d'un doctorat. étudiant, du Département de Génie Mécanique de POSTECH.
Plus d'informations : Hyunjung Kang et al, Adaptation de nanocomposites à indice de réfraction élevé pour la fabrication de métasurfaces ultraviolettes, Microsystèmes et nano-ingénierie (2024). DOI :10.1038/s41378-024-00681-w
Informations sur le journal : Microsystèmes et nano-ingénierie
Fourni par l'Université des sciences et technologies de Pohang
