Ultravioletta strålar kan användas på olika sätt inom medicinsk och hälsovård och tjänar till exempel desinfektion, sterilisering och terapi. De används också inom halvledarindustrin för att skapa mikrokretsar och mönster.

En metallens tillverkningsprocess, utvecklad av ett team av forskare vid Pohang University of Science and Technology (POSTECH), möjliggör kontroll över de optiska egenskaperna hos dessa UV-strålar. Den här innovationen har fått stor uppmärksamhet i alla branscher, vilket har väckt intresse för potentiella framsteg.

Ett samarbetande forskarlag, bestående av professor Junsuk Rho från institutionen för maskinteknik och institutionen för kemiteknik med flera, har tagit fram en teknik för massproduktion av metallen med stor yta som är skräddarsydd för användning i den ultravioletta regionen. Resultaten av deras forskning har publicerats i Materials Today .

Metalenses styr ljusets egenskaper genom mönster eller strukturer i nanometerskala på linsytor. Med förmågan att minska tjockleken på konventionella linser med en faktor på 10 000, har de ett betydande lovande i medicinsk utrustning som sätts in i kroppen och bärbara apparater. Pågående aktiv forskning syftar till att uppnå massproduktion och kommersialisering av metallener.

Ultraviolett ljus utgör dock utmaningar eftersom det absorberas av de flesta material på grund av sin höga energinivå. Den kortare våglängden för ultraviolett ljus kräver fler strukturer för samma område. Dessutom, till skillnad från synligt och infrarött ljus, komplicerar den begränsade tillgängligheten av material som är transparenta för ultraviolett ljus produktionen av metallener med stor yta. Dessutom har nanoprocessteknologins begränsningar resulterat i att de flesta rapporterade metallener för ultraviolett ljus är mindre än 500 μm (mikrometer).

I tidigare forskningsansträngningar har teamet samarbetat med Dr. Gyoseon Jeons team vid Research Institute of Industrial Science and Technology (RIST) för att uppnå framgångsrik massproduktion av metalenses för synligt ljus som publicerats i Nature Materials , och för infrarött ljus som nyligen rapporterats i Laser and Photonics Reviews .

Forskarna utökade sin process genom att införliva en zirkoniumoxid (ZrO₂ ) material, genomskinligt i det ultravioletta området, vilket möjliggör massproduktion av en metallense som mäter 1 centimeter (cm) på en wafer. Genom att använda en nano-imprinting-process som graverar mönstret som en frimärke, uppnådde teamet den snabba och billiga produktionen av metallen som är 20 000 gånger större än konventionella.

Professor Junsuk Rho som ledde forskningen sa:"Detta är det första exemplet på att implementera en metalens med exceptionell ljusmoduleringsförmåga över ett stort område i den ultravioletta regionen. Vi är fast beslutna att ständigt förbättra tekniken för potentiella tillämpningar i industrisektorer som t.ex. halvledarinspektionsutrustning genom ytterligare forskningsinsatser."

Mer information: Joohoo Kim et al, 8-tums wafer-skala, centimeterstora, högeffektiva metalenses i ultraviolett ljus, Materials Today (2024). DOI:10.1016/j.mattod.2024.01.010

Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology