Structurele kleuren, afgeleid van de interactie van licht met nanoperiodieke structuren, hebben onderzoekers al lang gefascineerd vanwege hun levendige tinten en potentieel voor afstembaarheid. Traditionele methoden hebben echter kritische technische beperkingen, omdat ze in de eerste plaats golflengte-afstemming in slechts één richting mogelijk maken - naar alleen kortere golflengten (blauwverschuiving) volgens de triggermethode voor het veranderen van de periodieke fotonische structuur. Deze beperking is een aanzienlijk knelpunt geweest, waardoor innovatie op het gebied van meer geavanceerde en beter functionele fotonische apparaten wordt onderdrukt.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Light:Science &Applications heeft een team van wetenschappers, onder leiding van professor Su Seok Choi van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie (POSTECH), Korea en collega's (Seungmin Nam, Wontae Jung, Jun Hyuk Shin) een omnidirectionele kleurgolflengte-afstemmingsmethode voor structurele kleuren ontwikkeld van chirale fotonische elastomeren.

De innovatie is een methode voor het bereiken van omnidirectionele golflengtecontrole, waardoor afstemming op zowel langere als kortere golflengten mogelijk wordt met opmerkelijke precisie en een breedbandafstemmingsbereik. De kern van deze technologie ligt in de strategische manipulatie van rekbare en herconfigureerbare chirale vloeibare kristalelastomeren (CLCE's) in combinatie met diëlektrische elastomeeractuators (DEA's).

Door de uitdijende en samentrekkende spanning van deze materialen vakkundig te beheersen, hebben de onderzoekers gelijktijdige en multidirectionele structurele kleurafstemming ontgrendeld met een hoge flexibiliteit in golflengtecontrole.

Dit ongekende niveau van controle opent nieuwe horizonten voor fotonische toepassingen, variërend van afstembare camouflage en optische detectie tot de ontwikkeling van elektronische huid. Het vermogen om golflengten op verzoek en over een breed spectrum nauwkeurig af te stemmen vergroot niet alleen de mate van vrijheid bij het ontwerpen van fotonische systemen, maar luidt ook een nieuw tijdperk in van hoogfunctionele, veelzijdige fotonische apparaten.

Traditionele herconfigureerbare fotonische apparaten zijn sterk afhankelijk van unidirectionele golflengteafstemming, wat, hoewel nuttig, de reikwijdte van de toepassingen beperkte. Met de komst van de omnidirectionele afstemmingsmethode kunnen apparaten zich nu dynamisch aanpassen aan een breder scala aan optische vereisten, waardoor ze beter aanpasbaar en effectiever worden in toepassingen in de echte wereld.

Bovendien maakt deze technologie gebruik van de inherente voordelen van CLCE's, zoals hun hoge optische kwaliteit, fabricagegemak en schaalbaarheid, terwijl eerdere beperkingen met betrekking tot golflengteafstemming worden overwonnen. De nieuwe benadering van het gebruik van multimodale elektro-actieve DEA-vervorming maakt een pitch-expanderende en ook pitch-verkortende vervorming van de CLCE en structurele kleurverschuiving naar langere en kortere golflengten mogelijk.

Deze innovatie betekent niet alleen een aanzienlijke vooruitgang in de fotonische technologie, maar onderstreept ook het potentieel van interdisciplinair onderzoek bij het overwinnen van al lang bestaande uitdagingen.