Nieuw onderzoek aan King's College London kan leiden tot verbeterde zonnecellen en LED-displays. Onderzoekers van de Biophysics and Nanotechnology Group van King's, onder leiding van professor Anatoly Zayats van de afdeling Natuurkunde hebben in detail gedemonstreerd hoe je kleuren kunt scheiden en 'regenbogen' kunt maken met behulp van nanoschaalstructuren op een metalen oppervlak. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature's Wetenschappelijke rapporten .

Meer dan 150 jaar geleden, de ontdekking bij King's hoe je verschillende kleuren kunt scheiden en projecteren, maakte de weg vrij voor moderne kleurentelevisies en displays. De grote uitdaging voor wetenschappers in dit vakgebied is tegenwoordig het manipuleren van kleur op nanoschaal. Deze mogelijkheid zal belangrijke implicaties hebben voor beeldvorming en spectroscopie, detectie van chemische en biologische agentia en kan leiden tot verbeterde zonnecellen, flatscreen-tv's en displays.

Onderzoekers van King's waren in staat om licht van verschillende kleuren op verschillende posities van een nanogestructureerd gebied te vangen, met behulp van speciaal ontworpen nanostructuren. Afhankelijk van de geometrie van de nanostructuur, een gevangen regenboog zou kunnen worden gemaakt op een gouden film die de afmeting heeft in de orde van enkele micrometers - ongeveer 100 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar.

Professor Zayats legt uit:'Er worden verschillende soorten nanostructuren overwogen voor zonneceltoepassingen om de efficiëntie van de lichtabsorptie te verhogen. Onze resultaten betekenen dat we zonnecellen niet onder een vaste hoek hoeven te verlichten zonder afbreuk te doen aan de efficiëntie van lichtkoppeling in een breed scala aan golflengten. Bij omgekeerd gebruik voor schermen en displays, dit leidt tot bredere kijkhoeken voor alle mogelijke kleuren.'

Het grote verschil met natuurlijke regenbogen - waar rood altijd aan de buitenkant en blauw aan de binnenkant verschijnt - is dat de onderzoekers in de gecreëerde nanostructuren konden bepalen waar de regenboogkleuren zouden verschijnen door de parameters van de nanostructuren te regelen. Daar bovenop, ze ontdekten dat het mogelijk is om kleuren aan verschillende kanten van de nanostructuren te scheiden.

Co-auteur dr. Jean-Sebastien Bouillard van King's zei:'De hier gedemonstreerde effecten zullen belangrijk zijn om 'kleur'-gevoeligheid te bieden in infraroodbeeldvormingssystemen voor beveiliging en productcontrole. Het zal ook de bouw mogelijk maken van spectrometers op microschaal voor detectietoepassingen.'

Het vermogen om licht te koppelen aan nanostructuren met veelkleurige kenmerken zal van groot belang zijn voor lichtopvangende apparaten in een enorm scala aan toepassingen, van lichtbronnen, toont, fotodetectoren en zonnecellen tot detectie en lichtmanipulatie in optische schakelingen voor tele- en datacommunicatie.