_ Componente optice reglabile pe bază de polimeri permite metasuprafețe care se pot comuta cu lumină

O acoperire de material, ale cărei proprietăți de refracție a luminii pot fi comutate precis între diferite stări, a fost dezvoltat de o echipă de cercetare interdisciplinară de la departamentele de chimie și fizică de la Universitatea din Jena . Echipa, condusă de Felix Schacher, Sarah Walden, Purushottam Poudel și Isabelle Staude, a combinat polimeri care reacționează la lumină cu așa-numitele metasuprafețe.

Această inovație a dus la crearea de noi componente optice care ar putea pot fi utilizate în procesarea semnalului. Descoperirile lor au fost publicate acum în jurnalul ACS Nano.

„Atât metasuprafețele, cât și polimerii comutabili cu lumină sunt cunoscuți în principiu de zeci de ani”, explică Sarah Walden de la Institutul de Fizică a Solid Statelor, care acum conduce un grup de cercetare din Australia. Ea adaugă: „Dar noi suntem primii care le combină pe ambele în această formă pentru a dezvolta noi componente pentru aplicații optice.”

Metasuprafețele sunt straturi subțiri nanostructurate ale căror dimensiuni structurale caracteristice sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii. Acest lucru permite ca proprietățile luminii și propagarea acesteia să fie influențate în mod specific, permițând o varietate de funcții optice care altfel ar fi îndeplinite de lentile, polarizatoare sau rețele. Pe de altă parte, polimerii comutabili sunt materiale plastice ale căror proprietăți, cum ar fi indicele de refracție a luminii, se pot schimba între diferite stări.

„Polimerii pe care i-am folosit conțin molecule de colorant”, Felix Schacher de la Institutul de Chimie Organică. iar Chimia Macromoleculară continuă. „Aceasta înseamnă că ei absorb lumina de o anumită lungime de undă și, făcând acest lucru, își schimbă structura – și astfel proprietățile lor, cum ar fi indicele de refracție al luminii în acest caz.”

Pentru a schimba colorantul înapoi. față de structura sa anterioară cu proprietatea corespunzătoare, este necesară lumină cu o lungime de undă diferită. „Ceea ce este special la sistemul nostru”, explică fizicianul Isabelle Staude, „este că modificările indicelui de refracție afectează proprietățile optice ale metasuprafeței atunci când este acoperită cu un astfel de polimer.”

Modificările realizate au fost surprinzător. semnificativ, chiar și în comparație cu sisteme similare cunoscute anterior. „Deoarece polimerii prezintă o absorbție diferită în funcție de colorant, diferite efecte pot fi foarte bine separate unele de altele sau combinate”, rezumă fizicianul.

În plus, acest rezultat promițător, echipa a făcut o descoperire surprinzătoare. "În munca noastră, am folosit doi coloranți diferiți separat, fiecare aplicat pe o metasuprafață. Acest lucru a confirmat efectul", elaborează Schacher. „Cu toate acestea, atunci când amestecați ambii polimeri comutabili, apar efecte suplimentare”, raportează el. „Bănuim că cele două molecule diferite de colorant interacționează între ele, dar nu putem spune cu certitudine în acest moment”. Sunt necesare investigații suplimentare pentru a clarifica acest comportament interesant.

Deși obiectivul principal cu aceste suprafețe comutabile a fost de a demonstra principiul de bază, grupul de cercetare poate avea în vedere mai multe aplicații. „Deoarece aceste suprafețe pot comuta între diferite stări de proprietate cu ajutorul luminii, tehnologia senzorilor este o zonă naturală de aplicare”, afirmă cercetătorii.

De asemenea, este de imaginat că astfel de suprafețe comutabile ar putea fi utilizate pentru procesarea optică a datelor. „Desigur, ar încânta echipa noastră dacă aceste componente ar putea fi utilizate pentru rețelele neuronale optice, de exemplu, care ar putea apoi procesa informațiile despre imagini în același mod în care o poate face acum inteligența artificială electronică”, spune Schacher.

„Cu toate acestea, deoarece acest tip de procesare a datelor se bazează mai degrabă pe lumină decât pe electronică, este semnificativ mai eficient din punct de vedere energetic și mai rapid decât IA tradițională bazată pe computer.”

(Fluierul)