Forskare är på jakt efter snabba, pålitliga och prisvärda switchar för framtidens opto-elektronik. Ett Empa-team presenterar nu en möjlig lösning:färgdroppar som bara mäter några få mikrometer i diameter.

Forskare från Empas laboratorium för funktionella polymerer letar efter vätskor som sprids så jämnt som möjligt på en yta för produktion av OLED. Dock, samma laboratorium arbetar också med exakt motsatsen:en vätska som ska brytas upp i så många droppar som möjligt när den appliceras på en yta. Var och en av dessa droppar bildar en mikrolens när den torkar. Ett helt fält av dessa mikrolinser kan påverka ljusstrålar på ett specifikt sätt, vilket gör dem extremt intressanta för optisk signalbehandling i datorer och fiberoptiska nätverk.

Billigt att producera

"Vi drar nytta av att dropparna organiserar sig, säger Jakob Heier, som studerar de optiska egenskaperna hos dessa mikrolinser. "Detta har en stor ekonomisk fördel:vi behöver inga maskiner för att göra mikrolinserna. Ett sprutmunstycke gör susen." I labbet, dock, färgämnet har ännu inte sprutats på; Heier och hans kollegor producerar mikrolinserna med spinnbeläggning. Färgen placeras i mitten av en skivspelare och sprider sig över hela området tack vare centrifugalkraften.

Den som vill förstå exakt hur dessa mikrolinsfält beter sig i ljuset behöver fördjupa sig i matematik. Heier berättar om Fourier-transformeringar och Kramers-Kronig-relationer, som hjälper till att beskriva egenskaperna hos tusentals droppar i en enda matematisk formel. "Matematiken bakom det hela kan vara 100 år gammal, men de insikter vi får är upp till minut. "

Komponenter gjorda av cyaninfärgämne

Heier och hans kollegor lyckades visa att en hel rad optiska switchelement kan konstrueras av droppar cyaninfärg. Studien publicerades i tidskriften Avancerade optiska material i februari 2017. Switchelementen kan specifikt blockera eller släppa igenom vissa våglängder. Heier använder förändringen i färgämnets brytningsindex. Vad gör det hela så spännande:genom att välja olika färgämnen och variera storleken på dropparna, switchens egenskaper kan skräddarsys för önskad applikation.

Till exempel, fasgaller kan konstrueras av dessa mikrolinser - ett populärt verktyg inom optoelektronik. Detta kan dela upp ljusstrålar i individuella frekvenser, utan att äventyra ljusets intensitet. Därav, signalförlusterna förblir låga, mindre ljusenergi krävs och komponenterna värms inte upp så mycket. "Med våra observationer och beräkningar, vi har fysiskt banat väg för dessa switchar, "säger Heier." Nu är jag spänd på att se vem som använder denna kunskap för de första riktiga applikationerna. "