Новые технологии: от солнечных панелей до медицинских устройств следующего поколения
Многие новые технологии, от солнечных панелей до медицинских устройств нового поколения, используют материалы, которые могут управлять светом с исключительной точностью. Эти материалы, называемые плазмонными, обычно изготавливаются из дорогих металлов, таких как золото или серебро. Но что, если более дешёвый и распространённый металл сможет выполнять ту же работу не хуже или даже лучше?
Именно этот вопрос поставили перед собой исследователи. Проблема в том, что натрий, хотя и распространён и лёгок, известен своей нестабильностью, и с ним трудно работать в присутствии воздуха или влаги — двух неизбежных компонентов реальных условий. До сих пор это исключало его использование в практических оптических приложениях.
Исследователи из Йельского, Оклендского и Корнельского университетов изменили ситуацию. Они разработали новый метод структурирования натрия в ультратонкие плёнки с точным рисунком. Этот метод позволил стабилизировать металл и добиться от него исключительных результатов в приложениях, основанных на использовании света.
Их подход, опубликованный в журнале ACS Nano, включал сочетание термически активированного спин-напыления с фазово-сдвиговой фотолитографией — по сути, использование тепла и света для создания наноскопических поверхностных узоров, которые улавливают и направляют свет мощными способами.
Более того, команда использовала сверхбыструю лазерную спектроскопию, чтобы наблюдать, что происходит, когда эти натриевые поверхности взаимодействуют со светом в масштабах времени, измеряемых триллионными долями секунды. Результаты оказались неожиданными: электроны натрия реагировали иначе, чем традиционные металлы, что позволяет предположить, что он может предложить новые преимущества для светотехнических технологий, таких как фотокатализ, сенсинг и преобразование энергии.
Исследование проводилось под руководством Коноя Конрада А., Ли Шуньрана и Го Пэйцзюня из Йельского инженерного колледжа (Го также является членом Йельского института энергетических наук); Синьраня Се, Хонью Цзян и Анькуна Яна из Оклендского университета; и Сучишмиты Саркер из Корнельского университета.
Их сотрудничество объединило опыт в области нанофабрикации, сверхбыстрой оптики и материаловедения.
Предоставлено Йельским университетом.