Los investigadores han profundizado en la composición de nanocompuestos para la fabricación de metasuperficies ultravioleta y han determinado el material de impresión ideal para fabricarlos. Sus hallazgos aparecen en la revista Microsystems &Nanoengineering. el 22 de abril.
Las metasuperficies, dispositivos ópticos ultrafinos, poseen la notable capacidad de controlar la luz hasta un espesor de apenas nanómetros. Las metasuperficies han sido constantemente objeto de investigación como una tecnología fundamental para el avance de las pantallas, las imágenes y los biosensores de próxima generación. Su alcance se extiende más allá de la luz visible, adentrándose en los reinos de la luz infrarroja y ultravioleta.
La litografía por nanoimpresión es una tecnología de producción de metasuperficies, similar a un sello que genera numerosas réplicas a partir de un solo molde. Esta técnica innovadora promete una fabricación asequible y a gran escala de metasuperficies, allanando el camino para su viabilidad comercial. Sin embargo, la resina utilizada como material de impresión tiene un inconveniente:un índice de refracción bajo, lo que dificulta la manipulación eficiente de la luz.
Para afrontar este desafío, los investigadores están explorando activamente nanocompuestos, integrando nanopartículas en la resina para aumentar su índice de refracción. Sin embargo, la eficacia de este enfoque depende de varios factores, como el tipo de nanopartícula y la elección del disolvente, lo que requiere un análisis sistemático para determinar el rendimiento óptimo de la metasuperficie.
En su investigación, el equipo diseñó meticulosamente experimentos para evaluar el impacto de la concentración de nanopartículas y la selección de solventes en la transferencia de patrones y los metahologramas UV.
En concreto, manipularon la concentración de dióxido de circonio (ZrO2 ), un nanocompuesto reconocido por su efectividad en la producción de metahologramas UV, que oscila entre el 20% y el 90%. Los hallazgos mostraron que la mayor eficiencia de transferencia de patrones se logró con un nivel de concentración del 80%.
Además, al combinar ZrO2 a una concentración del 80% con varios disolventes como metilisobutilcetona, metiletilcetona y acetona para la realización de metahologramas, la eficiencia de conversión se disparó en el espectro ultravioleta (325 nm), alcanzando niveles impresionantes de 62,3%, 51,4% y 61,5%. respectivamente.
Esta investigación marca un hito importante al establecer una métrica óptima para lograr metahologramas diseñados específicamente para el dominio ultravioleta, en contraposición al rango visible, y al mismo tiempo ser pionero en el desarrollo de nuevos nanocompuestos.
El profesor Junsuk Rho de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) dijo:"El uso de dióxido de titanio (TiO2 ) y nanocompuestos de silicio (Si) en lugar de ZrO2 amplía la aplicabilidad a la luz visible e infrarroja."
"Nuestros futuros esfuerzos de investigación se centrarán en refinar las condiciones de preparación para nanocompuestos óptimos, impulsando así el avance, la aplicación y la expansión de la tecnología de fabricación de metasuperficies ópticas".
El equipo de investigación incluye al profesor Rho del Departamento de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Química e Ingeniería Eléctrica, Hyunjung Kang y Nara Jeon, y Ph.D. candidatos, del Departamento de Ingeniería Mecánica y Dongkyo Oh, un Ph.D. estudiante, del Departamento de Ingeniería Mecánica de POSTECH.
Más información: Hyunjung Kang et al, Adaptación de nanocompuestos de alto índice de refracción para la fabricación de metasuperficies ultravioleta, Microsistemas y nanoingeniería (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00681-w
Información de la revista: Microsistemas y Nanoingeniería
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang
