Ученые превратили стекло в «умную» поверхность
Разработка ученых – это тонкие пленки из галогенидных перовскитов, полупроводниковых материалов, обладающих выдающимися оптическими и электронными свойствами. Перовскитные пленки экономичны в получении. Их используют для создания светодиодов и солнечных батарей, превосходящих по КПД многие традиционные технологии. Использованные в работе перовскиты могут пропускать через себя примерно половину различимых человеком цветов. Однако от них отражается слишком большое количество света, что ухудшает прозрачность стекла, на которое нанесена пленка.
«Перовскитные пленки уже успешно используют в производстве светодиодов. Мы же хотим создать из этих пленок покрытия, которые были бы перспективны для создания экрана дополненной реальности. Они должны быть достаточно прозрачными, чтобы человеку было комфортно смотреть сквозь них. При этом необходимо, чтобы они излучали свет для выведения на поверхность нужной информации», – рассказывает главный научный сотрудник Нового физтеха Сергей Макаров.
Из-за того, что пленки из перовскитов изначально имеют коэффициент отражения около 30%, через них не проходит как минимум треть энергии падающего света. Ученые Нового физтеха Университета ИТМО при участии исследователей Академического университета им. Ж.И. Алфёрова создали такую поверхность, которая бы пропускала как можно больше света, практически его не отражая. Также было важно сохранить полезные свойства пленок, но так, чтобы человек, глядя через них, не ощущал визуальный «барьер» перед глазами.
Чтобы снизить коэффициент отражения, ученые модифицировали пленки, превратив их в метаповерхность, которая иначе взаимодействует со светом. Для этого они создали на поверхности пленки определенный узор из наночастиц. «Узор» с нанометровой точностью нанесли, используя метод ионной нанолитографии. Результаты исследования опубликованы в Laser & Photonics Reviews.
«Когда коллеги применяли этот метод для создания наноструктур, они получали в местах обработки темные выжженные области. Несмотря на то, что материала оставалось довольно много, при воздействии ультрафиолетом он переставал люминесцировать. Мы решили эту проблему постобработкой, подразумевающей под собой воздействие парами спиртового раствора соли на перовскитную поверхность. Этот способ помог довольно быстро восстановить свойства материала: мы увеличили эффективность его люминесценции, снизив коэффициент отражения», — объяснила аспирантка Нового физтеха Татьяна Ляшенко.
Как отмечает первый автор работы, научный сотрудник Ксения Барышникова, в результате исследования удалось найти геометрические параметры, при которых наночастицы перовскита могут взаимодействовать со светом в широком диапазоне солнечного света: «При этом большая часть энергии проходит по направлению падения света. Оставшаяся часть поглощается в перовските, преобразуясь в энергию фотолюминесценции. Таким образом получается высокопропускающая антибликовая метаповерхность с активными свойствами. Теперь мы планируем интегрировать нашу разработку в оптоэлектронные устройства».
Материал предоставлен пресс-службой ИТМО