Um dos principais componentes por trás das telas de vídeo de alta resolução da próxima geração serão as nanoantenas ópticas. Esses dispositivos usam a nanotecnologia para misturar e interferir nos feixes de luz para produzir cores e até hologramas.
Enquanto nanoantenas ópticas usando silício ou materiais semelhantes produziram imagens coloridas, as imagens são fixas e não podem ser ajustadas para frente e para trás. No entanto, novos materiais com propriedades ajustáveis ​​são necessários para explorar nanoantenas ópticas em vídeos de alta resolução.

Para resolver essa lacuna, equipes de pesquisa da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) e A*STAR IMRE projetaram e demonstraram o uso de nanoestruturas de calcogeneto para ajustar reversivelmente as ressonâncias de Mie no espectro visível. Com sua largura medindo apenas 190 nm – 1.000 vezes menor que um único fio de cabelo humano – o nanodisco de calcogeneto pode ser alternado entre dois estados ópticos usando calor para induzir transições de fase.

O trabalho deles, "Ajuste reversível de ressonâncias de Mie no espectro visível", foi publicado em ACS Nano .

"Demonstramos a capacidade dos nanodiscos de mudança de fase de interferir e manipular a luz visível - esse é o primeiro passo para uma exibição de holograma de vídeo", explicou o professor associado Robert Simpson, pesquisador principal do SUTD.

A tecnologia baseia-se em materiais de mudança de fase; materiais que são mais comumente usados ​​em dispositivos de armazenamento de dados. Em vez de usar materiais de armazenamento de dados de mudança de fase, como as ligas de germânio-antimônio-telúrio, a equipe de pesquisa explorou o uso de um material abundante na Terra chamado trissulfeto de antimônio. A equipe mostrou que as propriedades ópticas das nanopartículas de trissulfeto de antimônio podem ser alteradas em alta velocidade para criar cores vivas ajustáveis.

No entanto, usar um novo material veio com seu conjunto de desafios. A equipe precisava desenvolver um novo método de nanofabricação para criar nanoestruturas de trissulfeto de antimônio com propriedades ópticas e ressonâncias específicas.

Além disso, eles tiveram que garantir que as propriedades ópticas e ressonâncias das nanopartículas de trissulfeto de antimônio pudessem ser trocadas reversivelmente. Eles usaram pulsos de laser de femtossegundos para mudar o estado óptico dessas partículas. Otimização substancial também foi necessária para encontrar as condições que levariam à comutação reversível sem vaporizar as estruturas das nanopartículas.

Enquanto este trabalho abre caminho para telas coloridas de alta resolução, telas holográficas e sistemas de digitalização LiDAR em miniatura, a equipe de pesquisa também está animada para estender este novo material de mudança de fase para outras aplicações fotônicas programáveis ​​e promover colaborações para realizar todo o potencial do trissulfeto de antimônio e materiais relacionados.

"Nosso trabalho demonstra claramente que a comutação reversível é possível, mas para dispositivos práticos, também precisamos desenvolver um sistema elegante e integrado para endereçar e controlar eletricamente o estado óptico das nanopartículas. Atualmente estamos trabalhando nessas tecnologias e esperamos que este artigo inspirará a comunidade de pesquisa mais ampla a ampliar ainda mais as capacidades dessas importantes nanopartículas de calcogeneto", acrescentou o professor associado Simpson. + Explorar mais

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