Electrically Switchable Nanoantennas 777x777 1 2
Thông tin công nghệ

Nanoantenna có thể chuyển đổi bằng điện được phát triển cho công nghệ video ba chiều

Các nhà nghiên cứu phát triển các nanoantenna có thể chuyển đổi bằng điện làm cơ sở cho công nghệ video ba chiều. Nhà cung cấp hình ảnh: Đại học Stuttgart / PI4, Julian Karst

Cảm nhận cuộc sống thực tại các cuộc họp video trực tuyến

Hội nghị truyền hình đóng một vai trò quan trọng trong đại dịch Covid-19 và được thiết lập để thống trị nhiều cuộc họp trong tương lai. Để nhận ra cảm giác thực sự của một cuộc đối thoại trực diện, cần phải có video ba chiều nhưng công nghệ ảnh ba chiều vẫn còn thiếu. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stuttgart ở Đức hiện đã giới thiệu một cách tiếp cận hoàn toàn mới để hiện thực hóa các màn hình ba chiều động như vậy, dựa trên các nanoantennit plasmonic có thể chuyển đổi điện được làm từ các polyme kim loại dẫn điện. Yếu tố quan trọng này cung cấp công nghệ còn thiếu để cho phép hiển thị ba chiều ở tốc độ video, điều này sẽ cho phép các hội nghị ảo có cảm giác “như đời thực”. Bài báo mô tả chi tiết công trình này đã được đăng trên tạp chí hàng đầu Science vào ngày 28 tháng 10 năm 2021.

Ảnh ba chiều tạo ra hình ảnh tĩnh ba chiều ấn tượng đã được nhiều người biết đến. Cho đến nay, các hình ảnh ba chiều động có thể chuyển đổi ở tốc độ video sử dụng dữ liệu từ kết nối internet tốc độ cao. Trước đây, yếu tố hạn chế là độ phân giải màn hình. Hình ảnh ba chiều yêu cầu độ phân giải 50.000 dpi (pixel trên inch), cao hơn 100 lần so với màn hình điện thoại thông minh tốt nhất. Để có độ phân giải như vậy, người ta phải giảm kích thước pixel xuống còn nửa micromet (một phần nghìn milimet). Tuy nhiên, công nghệ tinh thể lỏng hiện tại không cho phép các pixel nhỏ như vậy, bị giới hạn ở kích thước pixel vài micromet.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Stuttgart đã thành công trong việc phá vỡ rào cản cơ bản này. Trong sự hợp tác liên ngành giữa Vật lý và Hóa học, họ đã phát triển ý tưởng sử dụng các nanoanten nano plasmonic có thể chuyển đổi bằng điện với kích thước chỉ vài trăm nanomet và được làm từ các polyme dẫn điện.

Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) của siêu bề mặt polyme kim loại có thể được sử dụng để chuyển mạch nanoantenna điện. Nhà cung cấp hình ảnh: Đại học Stuttgart / PI4, Julian Karst

Các polyme chức năng dẫn điện là vật liệu có thể chuyển đổi phù hợp

Trong vài năm, các nhà nghiên cứu đã tạo ra các siêu bề mặt tạo ra các hình ảnh ba chiều 3 chiều tĩnh. Tuy nhiên, các thành phần của chúng, hay nanoanten, bao gồm các kim loại như vàng hoặc nhôm không thể chuyển đổi như các vật liệu tinh thể lỏng thông thường. Sau khi tìm kiếm vật liệu phù hợp trong nhiều năm, nghiên cứu sinh Julian Karst và chuyên gia quang âm nano Tiến sĩ Mario Hentschel từ nhóm của Giáo sư Harald Giessen, cùng với nhà hóa học polyme, Giáo sư Sabine Ludwigs và nhóm của cô, đã xác định polyme dẫn điện là những ứng cử viên có thể plasmonics có thể chuyển đổi. Sabine Ludwigs đã đóng góp kiến thức chuyên môn của mình về việc chuyển đổi điện hóa của các polyme chức năng như vậy, vốn là tiêu điểm của Giải Nobel Hóa học năm 2000.

Cho đến nay những vật liệu như vậy chủ yếu được sử dụng để vận chuyển hiện nay trong các màn hình linh hoạt và pin mặt trời. Phối hợp với người đứng đầu phòng sạch Monika Ubl, Karst và Hentschel đã phát triển một quy trình để tạo cấu trúc nano các polyme kim loại bằng cách sử dụng sự kết hợp của phép khắc chùm tia điện tử và quá trình khắc, do đó tạo ra các nano plasmonic. Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng bề ngoài quang học của các nanoantennas có thể được chuyển đổi giữa bề ngoài của một kim loại sáng bóng và một vật liệu trong suốt bằng cách đặt một hiệu điện thế giữa âm và cộng một vôn. Hiệu ứng chuyển đổi này hoạt động ngay cả ở tốc độ video 30 Hertz. Mặc dù chỉ dày vài chục nanomet và kích thước chưa đến 400 nanomet, các nanoantenna thực hiện công việc tương tự như các tinh thể lỏng lớn hơn và dày hơn nhiều được sử dụng trong công nghệ hiện đại. Các thiết bị mới này đạt mật độ pixel cần thiết khoảng 50.000 dpi.

Karst đã tạo ra một siêu bề mặt ba chiều đơn giản từ các nanoanten có thể làm chệch hướng chùm tia laser hồng ngoại 10 độ về một phía bằng cách đặt một điện áp. Hiện tại, anh ấy đang nghiên cứu để làm cho độ lệch này có sẵn ở nhiều góc độ cho các ứng dụng trong thiết bị LIDAR trên xe tự hành, một mối quan tâm đặc biệt đối với ngành công nghiệp ô tô. Ngoài ra, Karst đã tạo ra một hình ba chiều hoạt động giống như một thấu kính quang học, có thể bật và tắt bằng cách chỉ cần đặt ± 1 Volt. Công nghệ này rất quan trọng đối với máy ảnh điện thoại thông minh trong tương lai hoặc cảm biến quang học có thể được phóng to từ góc rộng sang tele bằng cách chuyển đổi điện áp đặt vào. Hiện tại, cần có tối đa bốn ống kính cho chức năng này.

Trong tương lai, Giáo sư Harald Giessen và nhóm của ông đặt mục tiêu giải quyết từng pixel riêng lẻ, để thay đổi động các hình ba chiều theo ý muốn ở tốc độ video. Ngoài ra, các đặc tính quang học của các nano polyme phải được chuyển sang dải bước sóng nhìn thấy được, đòi hỏi sự hợp tác của các nhà hóa học và nhà khoa học vật liệu. Cùng với các kỹ sư, màn hình quang học tích hợp và có thể chuyển đổi linh hoạt và hình ảnh ba chiều chuyển động đầu tiên có thể được tích hợp vào kính AR / VR và cuối cùng là trên màn hình điện thoại thông minh và thậm chí cả TV.

Theo định luật Moore cho công nghệ màn hình, sự tiến bộ này với hệ số 100 có thể xảy ra về mặt thương mại vào khoảng năm 2035.

Tham khảo: “Các nano polyme kim loại có thể chuyển đổi bằng điện” của Julian Karst, Moritz Floess, Monika Ubl, Carsten Dingler, Claudia Malacrida, Tobias Steinle, Sabine Ludwigs, Mario Hentschel và Harald Giessen, 28 tháng 10 năm 2021, Science.
DOI: 10.1126 / science.abj3433

Theo Scitechdaily

What's your reaction?

Excited
0
Happy
0
In Love
0
Not Sure
0

You may also like

Leave a reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.