Winzigen Mikrochip Komponente verspricht große Erträge
Diese Forschung in Aktion Artikel wurde Live Science in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.
Obwohl kleiner als die Breite eines menschlichen Haares, verspricht eine Licht-absorbierenden Mikrochip-Komponente, eine große Rückkehr auf die Leistung für Solarzellen, Consumer Electronics und auch stealth-Technologie. Nanoskalige Wellenleiter Kegel Array verlangsamt Licht über ein breites Spektrum von Wellenlängen. Keine leichte Aufgabe, zumal Licht bewegt sich mit 300.000 Kilometern pro zweite und vorherigen Versuche könnte nur über eine schmale Strecke der Wellenlängen Licht langsam.
Der Kegel Array kommt nach fünf Jahren der theoretischen und experimentellen Arbeiten von Qiaoqiang Gan, zunächst als Doktorand in Filbert Bartoli "Gruppe an der Lehigh University und dann als Professor an der University at Buffalo, The State University of New York. Garns geführt in einem sorgfältig ausgearbeiteten ultradünnen Film besteht aus mehreren Schichten von Metall, Halbleiter und isolierende Materialien. Durch bestimmte Muster in die Schichten Ätzen und Anpassung ihrer Dicke, kann das Array einen "Regenbogen" von Wellenlängen absorbieren. Dies ermöglicht effizientere Energieaufnahme für vielfältige Anwendungen.
Auf dem Gebiet der Sonnenenergie wird das Array Photovoltaik-Zellen zum Speichern aller Wellenlängen in dem Sonnenspektrum ermöglichen. Aktuelle Zellen basierend auf Halbleiter-Materialien absorbieren nur bestimmte Teile des Sonnenspektrums. Die Fähigkeit, das Array über das gesamte Spektrum tune macht es auch attraktiver als ein Gerät, um Wärmeenergie zu recyceln. Wenn mit Geräten integriert, die Wärme und strahlen elektromagnetische Strahlung abgeben, könnte das Array helfen die Wärme in Strom um, der Leistungssteigerung von einer Vielzahl von Geräten einschließlich der Unterhaltungselektronik zu recyceln.
Bei der optischen Kommunikation könnte das Array Lärm erstellt von unerwünschten Signalen auf Rennstrecken oder in optische Kanäle beseitigen. Im militärischen Bereich könnte in Militärfahrzeugen, die Array-Technologie als eine Tarnvorrichtung, so dass die Fahrzeuge, Radar, Sonar oder anderen Formen der Erkennung zu vermeiden wirken.
Gan und seine Kollegen verwenden Techniken genannt Sputtern und Verdunstung, um abwechselnde Schichten von Silber und Siliziumdioxid Dünnschichten auf einem Substrat zu hinterlegen. Die Forscher dann schnitzen das Array auf die Multilayer mit Ion Beam Lithografie, eine Technik, die Ionen verwendet, um das konische Muster auf die Multilayer übertragen. Durch die Anpassung der Dicke der Schichten und die Form der Muster, bestimmen die Forscher das Array optischen Eigenschaften.
"Die überraschende Aspekt der [Technologie] unsere Fähigkeit, optische Absorption über ein ultrabroad Spektrum zu gestalten", sagt Gan. "Wir optimieren die Absorption des gemusterten [Array] jede Wellenlänge vom sichtbaren in der Mikrowelle Region und sogar fein manipulieren das Aufnahme-Profil, um natürliche Materialien zu imitieren."
Anmerkung der Redaktion: Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Die Recherche im Archiv der Aktion zu sehen.