ITMO-onderzoekers hebben een oppervlak gecreëerd dat van normaal glas een slim oppervlak kan maken. Deze technologie kan worden gebruikt bij de productie van AR-schermen die gebruikers voorzien van aanvullende informatie over wat er rondom gebeurt. Het oppervlak kan ook zonne-energie omzetten in elektriciteit. Het onderzoek is gepubliceerd in Laser- en fotonica-beoordelingen.

De innovatieve oplossing van de onderzoekers is een dunne film op basis van halide perovskieten, halfgeleidermaterialen met buitengewone optische en elektronische eigenschappen. Deze films zijn betaalbaar om te produceren, ze worden gebruikt om LED's en zonnecellen te maken met efficiëntiefactoren die de traditionele technologieën overtreffen. De perovskieten die in het project worden gebruikt, kunnen ongeveer de helft van het licht uitzenden dat door het menselijk oog wordt onderscheiden. Echter, ze reflecteren te veel licht wat hun transparantie negatief beïnvloedt.

"Perovskietfilms worden met succes geïmplementeerd in LED-productie. We willen deze films gebruiken om oppervlakken te creëren die mogelijk kunnen worden gebruikt in AR-schermen. Ze moeten transparant genoeg zijn zodat gebruikers er gemakkelijk doorheen kunnen kijken. ze moeten licht uitstralen om de nodige informatie op het scherm weer te geven, " legt Sergey Makarov uit, hoofdonderzoeker bij ITMO's Faculty of Physics and Engineering.

Oorspronkelijk, perovskietfilms hebben een reflectiecoëfficiënt van 30%, wat betekent dat ze niet ongeveer een derde van het licht dat ze binnenkomt doorlaten. Onderzoekers van de ITMO-faculteit voor natuurkunde en techniek hebben samen met hun medewerkers van de St. Petersburg National Research Academic University van de Russische Academie van Wetenschappen een oppervlak gecreëerd dat zoveel mogelijk licht doorlaat zonder bijna iets ervan te reflecteren. Het was ook cruciaal om de nuttige eigenschappen van de film te behouden, zodat de gebruikers die er doorheen kijken niet het gevoel zouden hebben dat er een barrière voor hun ogen is.

Om de reflectiecoëfficiënt te verlagen, de onderzoekers moesten de films aanpassen en er een meta-oppervlak van maken. Ze moesten een laagje perovskiet van de film verwijderen om er een bepaald patroon van nanodeeltjes op te etsen. Op die manier, het oppervlak reageert anders op licht. Het patroon is gemaakt met nanometerprecisie met behulp van ion-nanolithografie.

"Toen onze collega's deze methoden toepasten om nanostructuren te maken, ze merkten dat de blootgestelde delen van meta-oppervlakken donker en opgebrand werden. Hoewel er veel materiaal over was, het luminesceerde niet onder ultraviolette excitatie. Om dit probleem op te lossen, hebben we de damp van de alcoholzoutoplossing op het perovskietoppervlak aangebracht, waardoor we de eigenschappen van het materiaal snel konden herstellen. Bijvoorbeeld, we hebben de luminescentie verhoogd en de reflectiecoëfficiënt verlaagd door middel van deze methode, " legt Tatiana Liashenko uit, een doctoraat student aan de Faculteit der Natuurkunde en Ingenieurswetenschappen.

Volgens Ksenia Baryshnikova, de eerste auteur van het artikel, de onderzoekers konden de geometrische parameters bepalen waaronder perovskiet-nanodeeltjes kunnen interageren met licht in een breed bereik van het zonnespectrum.

"Dus, de meeste energie volgt de richting van het licht. De rest wordt geabsorbeerd door de perovskiet en omgezet in fotoluminescentie. Als resultaat, we krijgen een zeer transparant antireflecterend meta-oppervlak met actieve eigenschappen. We zijn nu van plan om onze oplossing te implementeren in opto-elektronische apparaten, " concludeert Baryshnikova.