Forskare har grävt i sammansättningen av nanokompositer för ultraviolett metasytortillverkning och bestämt det idealiska tryckmaterialet för att tillverka dem. Deras resultat finns med i tidskriften Microsystems &Nanoengineering den 22 april.
Metasytor, ultratunna optiska enheter, har den anmärkningsvärda förmågan att kontrollera ljus ner till en nanometers tjocklek. Metasytor har konsekvent varit föremål för forskning som en avgörande teknik för utvecklingen av nästa generations skärmar, bildbehandling och biosensing. Deras räckvidd sträcker sig bortom synligt ljus och gräver ner sig i riken av infrarött och ultraviolett ljus.
Nanoimprint litografi är en teknik i metasytor produktion, besläktad med en stämpel som genererar många repliker från en enda form. Denna innovativa teknik lovar prisvärd och storskalig tillverkning av metasytor, vilket banar väg för deras kommersiella livskraft. Det harts som används som tryckmaterial har emellertid en nackdel - ett lågt brytningsindex, vilket hindrar effektiv ljushantering.
För att tackla denna utmaning undersöker forskare aktivt nanokompositer och integrerar nanopartiklar i hartset för att öka dess brytningsindex. Ändå beror effektiviteten av detta tillvägagångssätt på olika faktorer såsom nanopartikeltyp och lösningsmedelsval, vilket kräver en systematisk analys för optimal metasytprestanda.
I sin forskning designade teamet noggrant experiment för att utvärdera effekten av nanopartikelkoncentration och val av lösningsmedel på mönsteröverföring och UV-metalogram.
Specifikt manipulerade de koncentrationen av zirkoniumdioxid (ZrO2 ), en nanokomposit som är känd för sin effektivitet vid produktion av UV-metalogram, från 20 % till 90 %. Resultaten visade att den högsta mönsteröverföringseffektiviteten uppnåddes vid en koncentrationsnivå på 80 %.
Dessutom, när du kombinerar ZrO2 vid en koncentration på 80 % med olika lösningsmedel som metylisobutylketon, metyletylketon och aceton för realisering av metalogram, höjde omvandlingseffektiviteten i det ultravioletta spektrumet (325 nm) och nådde imponerande nivåer på 62,3 %, 51,4 % och 61,5 %, respektive.
Den här forskningen markerar en betydande milstolpe genom att etablera ett optimalt mått för att uppnå metalogram som är speciellt anpassade för den ultravioletta domänen, i motsats till det synliga området, samtidigt som den banar väg för utvecklingen av nya nanokompositer.
Professor Junsuk Rho från Pohang University of Science and Technology (POSTECH) sa:"Användningen av titandioxid (TiO2 ) och kisel (Si) nanokompositer istället för ZrO2 utökar tillämpbarheten till synligt och infrarött ljus."
"Våra framtida forskningssträvanden kommer att fokusera på att förfina beredningsförhållandena för optimala nanokompositer, och på så sätt driva fram utvecklingen, tillämpningen och expansionen av optisk metasyttillverkningsteknik."
I forskargruppen ingår professor Rho från institutionen för maskinteknik, kemiteknik och elektroteknik, Hyunjung Kang och Nara Jeon samt Ph.D. kandidater, från Institutionen för maskinteknik och Dongkyo Oh, en Ph.D. student, från institutionen för maskinteknik vid POSTECH.
Mer information: Hyunjung Kang et al, Skräddarsy nanokompositer med högt brytningsindex för tillverkning av ultravioletta metasytor, Microsystems &Nanoengineering (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00681-w
Journalinformation: Mikrosystem och nanoteknik
Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology
