利用硫族化合物制成納米天線,有望實現動態的彩色全息圖

新一代高分辨率視頻顯示器背后的關鍵部件之一將是光學納米天線,這些設備利用納米技術混合和干擾光束來產生彩色甚至全息圖。雖然使用硅或類似材料的光學納米天線產生了彩色圖像,但圖像是固定的,不能來回調整。因此,在高分辨率的視頻中利用光學納米天線需要具有可調諧特性的新材料。
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為了解決這一差距,來自新加坡科技與設計大學(SUTD)和A*STAR IMRE的研究團隊設計并演示了硫族納米結構的使用,以可逆調整可見光譜中的Mie共振。硫族化合物納米盤的寬度僅為190納米,比人類的一根頭發絲還要小1000倍,它可以通過加熱來誘導相變,在兩種光學狀態之間轉換。
  
“我們展示了相變納米片干涉和操縱可見光的能力,這是向視頻全息圖顯示邁出的步。”研究人員解釋說。這項技術依賴于相變材料;通常用于數據存儲設備的材料。該研究小組沒有使用鍺銻碲合金等相變數據存儲材料,而是探索了一種地球上儲量豐富的材料三硫化銻的使用方法。該團隊表明,三硫化銻納米粒子的光學特性可以在高速下切換,以創造可調的鮮艷顏色。然而,使用一種新材料也帶來了一系列挑戰。該團隊需要開發一種新的納米制造方法,以創造具有特定光學性質和共振的三硫化銻納米結構。
 
此外,他們還必須確保三硫化銻納米粒子的光學性質和共振可以可逆切換。他們使用飛秒激光脈沖來切換這些粒子的光學狀態。在不蒸發納米顆粒結構的情況下進行可逆切換的條件也需要大量的優化。雖然這項工作為高分辨率彩色顯示器、全息顯示器和微型激光雷達掃描系統鋪平了道路,研究團隊也很高興將這種新的相變材料擴展到其他可編程光子學應用,并促進合作,實現三硫化銻和相關材料的全部潛力。
  
“我們的工作清楚地表明,可逆切換是可能的,但對于實際設備,我們還需要開發一個優雅的、集成的系統,以電尋址和控制納米粒子的光學狀態。我們目前正在研究這些技術,我們希望這篇論文將激勵更廣泛的研究社區,進一步擴展這些重要的硫族納米顆粒的能力。”研究人員補充說。