Ny forskning vid King's College i London kan leda till förbättrade solceller och LED-skärmar. Forskare från Biophysics and Nanotechnology Group vid King's, ledd av professor Anatoly Zayats vid institutionen för fysik har visat i detalj hur man kan separera färger och skapa "regnbågar" med hjälp av nanoskala strukturer på en metallyta. Forskningen publiceras i Nature's Vetenskapliga rapporter .

För mer än 150 år sedan, upptäckten på King's av hur man separerar och projicerar olika färger, banade väg för moderna färg-tv-apparater och skärmar. Den stora utmaningen för forskare inom denna disciplin nuförtiden är manipulationen av färg på nanoskala. Denna förmåga kommer att ha viktiga konsekvenser för avbildning och spektroskopi, avkänning av kemiska och biologiska ämnen och kan leda till förbättrade solceller, plattskärms-TV och skärmar.

Forskare vid King's kunde fånga ljus av olika färger på olika positioner i ett nanostrukturerat område, med hjälp av speciellt utformade nanostrukturer. Beroende på nanostrukturens geometri, en instängd regnbåge skulle kunna skapas på en guldfilm som har dimensionen i storleksordningen några mikrometer - ungefär 100 gånger mindre än bredden på ett människohår.

Professor Zayats förklarade:"Nanostrukturer av olika slag övervägs för solcellstillämpningar för att öka ljusabsorptionseffektiviteten. Våra resultat gör att vi inte behöver hålla solceller upplysta i en fast vinkel utan att kompromissa med effektiviteten av ljuskoppling i ett brett spektrum av våglängder. När den används omvänt för skärmar och displayer, detta kommer att leda till bredare betraktningsvinklar för alla möjliga färger.'

Den stora skillnaden mot naturliga regnbågar – där rött alltid syns på utsidan och blått på insidan – är att i de skapade nanostrukturerna kunde forskarna styra var regnbågens färger skulle dyka upp genom att styra nanostrukturernas parametrar. Dessutom, de upptäckte att det är möjligt att separera färger på olika sidor av nanostrukturerna.

Medförfattaren Dr Jean-Sebastien Bouillard från King's sa:"Effekterna som visas här kommer att vara viktiga för att ge "färg" känslighet i infraröda bildsystem för säkerhet och produktkontroll. Det kommer också att möjliggöra konstruktionen av mikroskalaspektrometrar för avkänningstillämpningar.'

Möjligheten att koppla ljus till nanostrukturer med flerfärgsegenskaper kommer att vara av stor betydelse för ljusfångande enheter i ett stort antal applikationer, från ljuskällor, skärmar, fotodetektorer och solceller för avkänning och ljusmanipulation i optiska kretsar för tele- och datakommunikation.