Passe por cima de óculos de proteção pesados, aqui vêm as lentes de índice de refração ultra-alto
p Crédito:Pohang University of Science &Technology (POSTECH)
p Uma equipe de pesquisa da POSTECH desenvolveu um silício amorfo transparente que transmite luz visível - o que nos permite distinguir as cores dos objetos - permitindo o desenvolvimento de lentes finas como papel utilizáveis em head-mounted displays (HMD) que mostram imagens de realidade virtual e aumentada em tempo real. p Uma equipe de pesquisa - liderada pelo Professor Junsuk Rho dos departamentos de engenharia mecânica e química da POSTECH, e Ph.D. o candidato Younghwan Yang e o Dr. Gwanho Yoon, do Departamento de Engenharia Mecânica, desenvolveram silício amorfo visivelmente transparente, melhorando o método de deposição química de vapor aprimorada por plasma (PECVD), uma prática amplamente utilizada pelos fabricantes de monitores coreanos. Os pesquisadores também conseguiram controlar efetivamente a luz na região visível usando o silício recém-desenvolvido. Esta pesquisa foi publicada recentemente em
Materiais avançados, a mais respeitada revista internacional de ciência dos materiais.
p Uma vez que a luz se curva mais com maior índice de refração, um material com alto índice de refração é essencial para projetar dispositivos para realidade virtual e aumentada. Contudo, a maioria dos materiais altamente refrativos tende a absorver luz e, quando usados em um dispositivo que produz uma imagem controlando a luz, como uma lente ultrafina ou um holograma, seu desempenho se deteriora. Os materiais ópticos apresentados até agora têm alta transmitância com baixo índice de refração, ou, por outro lado, alto índice de refração e baixa transmitância, limitando assim a produção de dispositivos óticos leves e altamente eficientes.
p Demonstração de uma plataforma de metassuperfície de silício de baixa perda. a) A configuração de célula unitária de pilares retangulares compostos de silício amorfo hidrogenado (a? Si:H) em um substrato de vidro. A eficiência de conversão η pode ser definida pela razão de intensidade da luz polarizada circularmente destra transmitida (RCP) para a luz polarizada circularmente canhota incidente (LCP). η é calculado variando o período p, altura h, comprimento l, e largura w. b) A variação máxima de η de acordo com o TP. Os retângulos azuis, círculos verdes, e triângulos vermelhos representam dados medidos nos comprimentos de onda de 450, 532, e 635 nm, respectivamente. c) O η calculado das estruturas geométricas otimizadas com um? Si:H depositado em TP =200 ° C, PC =25 mTorr, WRF =800 W, e γ =7,5. O azul, verde, e os círculos vermelhos se relacionam com o η otimizado nos comprimentos de onda de 450, 532, e 635 nm, respectivamente. d) A relação entre o valor do coeficiente de extinção (k) e o máximo η. Os retângulos pretos são o η máximo calculado no k medido nos comprimentos de onda de 450, 532, e 635 nm com várias condições de deposição. A linha sólida mostra uma curva de ajuste com (k2 + Ak + B) -1, onde A =7,04, e B =? 8,49 com a qualidade de ajuste de R2 =0,92. e) Esquema da metassuperfície geométrica. Sob incidência normal de LCP, a direção de propagação da luz RCP transmitida desvia por um ângulo de deflexão θ da direção normal. f) Imagens SEM das metassuperfícies fabricadas otimizadas para:i) λ =450 nm, ii) λ =532 nm, e iii) λ =635 nm. g) Imagens de SEM oblíquas mostram os defeitos dentro das etapas de fabricação para metassuperfícies otimizadas para i) λ =450 nm, ii) λ =532 nm, e iii) λ =635 nm. h) Imagens capturadas da luz transmitida na tela com diferentes comprimentos de onda incidentes λ. Os pontos brilhantes no centro e no lado direito são o feixe de ordem zero e o feixe de polarização cruzada transmitido, respectivamente. Manchas escuras no lado esquerdo são devidas ao estado de polarização circular imperfeito. i) λ =450 nm, ii) λ =532 nm, e iii) λ =635 nm. Crédito:Junsuk Rho (POSTECH), Wiley
p Para isso, a equipe de pesquisa utilizou o método PECVD, uma técnica comum para desenvolver o silício amorfo. Ao depositar o silício usando o método PECVD, a equipe explorou cada parâmetro do processo, como temperatura, pressão, potência do plasma, e razão de hidrogênio, e descobriu o efeito de cada variável nas ligações intermoleculares.
p Além disso, a equipe descobriu um método para aumentar a regularidade entre os átomos de silício, inserindo átomos de hidrogênio entre ligações atômicas de silício deformadas, e através disso, a estrutura atômica do silício amorfo que possui um alto índice de refração e transmitância significativa foi identificada. Além disso, os pesquisadores conseguiram direcionar o vermelho, verde, e luzes azuis na direção desejada, que não podia ser controlado com o silício convencional antes.
p O silício amorfo transparente tem a vantagem de produzir dispositivos de holograma ou lentes ultrafinas que têm um milésimo da espessura das lentes convencionais por uma fração do custo. A aplicabilidade do silício também foi expandida na medida em que o silício amorfo, que tem sido usado apenas em câmeras de infravermelho térmico, agora pode ser usado como um dispositivo óptico na região da luz visível.
p "A descoberta de um elemento óptico capaz de controlar toda a luz visível revelou pistas sobre a relação entre a estrutura de ligação atômica e a região da luz visível, que não tem sido de interesse até agora, "explicou o professor Junsuk Rho, o autor correspondente que conduziu o estudo. "Como podemos produzir dispositivos ópticos que podem controlar todas as cores a baixo custo, agora estamos um passo mais perto de comercializar a realidade virtual e aumentada e as tecnologias de holograma vistas apenas em filmes. "
