Equipe obtém sucesso na produção em massa de metalenses projetados para aplicação na região ultravioleta
Metalenses UV produzidos em massa. Crédito:POSTECH Os raios ultravioleta encontram diversas aplicações na área médica e de saúde, servindo a propósitos como desinfecção, esterilização e terapia. Eles também são usados na indústria de semicondutores para criar microcircuitos e padrões.
Um processo de fabricação de metalens, desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), permite o controle das propriedades ópticas desses raios UV. Esta inovação atraiu atenção significativa em todos os setores, despertando interesse em avanços potenciais.
Uma equipe de pesquisa colaborativa, composta pelo professor Junsuk Rho do Departamento de Engenharia Mecânica e do Departamento de Engenharia Química e outros, desenvolveu uma técnica para a produção em massa de metalenses de grandes áreas adaptadas para uso na região ultravioleta. Os resultados de sua pesquisa foram publicados em Materials Today .
Metalenses controlam as propriedades da luz por meio de padrões ou estruturas em escala nanométrica nas superfícies das lentes. Com a capacidade de reduzir a espessura das lentes convencionais por um fator de 10.000, elas são uma promessa significativa em dispositivos médicos inseridos no corpo e em dispositivos vestíveis. A pesquisa ativa em andamento visa alcançar a produção e comercialização em massa de metalenses.
No entanto, a luz ultravioleta apresenta desafios, pois é absorvida pela maioria dos materiais devido ao seu alto nível de energia. O comprimento de onda mais curto da luz ultravioleta requer mais estruturas para a mesma área. Além disso, ao contrário da luz visível e infravermelha, a disponibilidade limitada de materiais transparentes à luz ultravioleta complica a produção de metalenses de grandes áreas. Além disso, as restrições da tecnologia de nanoprocessamento resultaram na maioria das metalenses relatadas para luz ultravioleta sendo menores que 500 μm (micrômetros).
Em esforços de pesquisa anteriores, a equipe colaborou com a equipe do Dr. Gyoseon Jeon no Instituto de Pesquisa de Ciência e Tecnologia Industrial (RIST) para alcançar uma produção em massa bem-sucedida de metalenses para luz visível, conforme publicado em Nature Materials , e para luz infravermelha, conforme relatado recentemente em Laser and Photonics Reviews .
Os pesquisadores ampliaram seu processo incorporando um óxido de zircônio (ZrO2 ), transparente na região ultravioleta, possibilitando a produção em massa de um metalense medindo 1 centímetro (cm) em um wafer. Empregando um processo de nanoimpressão que grava o padrão como um carimbo, a equipe conseguiu a produção rápida e barata de metalenses 20 mil vezes maiores que as convencionais.
O professor Junsuk Rho, que liderou a pesquisa, disse:"Isso marca o primeiro exemplo de implementação de metalens com capacidades excepcionais de modulação de luz em uma grande área na região ultravioleta. Estamos comprometidos em melhorar continuamente a tecnologia para aplicações potenciais em setores industriais, como equipamentos de inspeção de semicondutores através de mais esforços de pesquisa."
