science >> Wetenschap >  >> Fysica

Een transformatieve metasurface op basis van een zerogap embedded template

Zerogap ingebed sjabloon (ZET). a) Schematisch diagram van de fabricage van ZET. Na de vierde stap, nul nanometer gaten, of "nulpunten, ” worden gevormd tussen aangrenzende eerste en tweede goudlagen. Ze zijn optisch en elektrisch verbonden, maar zodanig te onderscheiden dat een zachte toepassing van spanning ze gemakkelijk scheidt en de nulgap opent. Scanning elektronenmicroscoop (SEM) beelden en optische transmissie beelden van ZET in b) vlakke en c) gebogen omstandigheden (schaalbalk:5 µm). d) Digitale foto van ZET vervaardigd op een PET-substraat met een diameter van 4 inch. Krediet:Ulsan Nationaal Instituut voor Wetenschap en Technologie

Een onderzoeksteam, onder leiding van professor Dai-Sik Kim van de afdeling Natuurkunde van UNIST heeft een nieuwe techniek ontwikkeld voor het vooraf definiëren van het scheurpatroon op een flexibel substraat door een opeenvolgende afzetting van metalen lagen, wat leidt tot de vorming van een ''nul-nanometer opening'', of een 'zerogap', ' tussen de aangrenzende laterale patronen.

Deze hiaten, volgens het onderzoeksteam gemakkelijk openen en herstellen met zacht buigen en ontspannen van het flexibele substraat, precies langs de randen van de voorpatronen van centimeterlengtes. Verder, in een prototypisch patroon van dicht opeengepakte spleetreeksen, deze gaten dienen als antennes die transparantie bereiken voor polarisaties loodrecht op de lengte van de opening wanneer ze worden geopend en alle invallende lichten uitschakelen wanneer ze gesloten zijn. Deze hiaten zijn ook volledig afstembaar en geneesbaar van breedtes van nul nanometer tot helemaal tot enkele honderden nanometers, wat leidt tot een zeer hoge modulatiediepte gedurende vele malen herhaalde modulaties, merkte het onderzoeksteam op.

In tegenstelling tot de meeste herconfigureerbare meta-oppervlakken, die last hebben van vermoeidheid en geleidelijke achteruitgang in prestaties na herhaalde operaties, ZET is effectief vermoeidheidsvrij en kan gemakkelijk worden gebruikt in industriële toepassingen waar duurzaamheid van het monster cruciaal is. Inderdaad, toen het onderzoeksteam de duurzaamheid van hun ZET-monsters onderzocht, ze vertoonden een verbeterde prestatie na verloop van tijd, zelfs na 10, 000 herhaalde rek-/buigcycli.

"Terwijl we in deze studie een reeks sleuven als testsysteem gebruikten, de methode kan gemakkelijk worden uitgebreid tot elk type patroon met gesloten lussen zoals coaxiale openingen, ring resonatoren, of groeven, " merkte het onderzoeksteam op. "Dus, onze zerogap-technologie heeft het potentieel om allerlei actieve optische componenten aanzienlijk te verbeteren en vindt daarom tal van toepassingen in de afscherming van elektromagnetische golven, polarisatie conversie, en actieve filters, evenals in kwantumtransportstudies als gevolg van diepe sub-nanometerbrede hiaten."