La stampa 3D rivela un’emissione di luce su scala nanometrica

La squadra del dottor Jayeon Bio Istituto coreano di ricerca sulla tecnologia elettrica KERI è diventata la prima al mondo a rivelare i modelli di emissione di luce dei nanofili stampati in 3D, che sono stati pubblicati come articolo di copertina sulla prestigiosa rivista scientifica ACS Nano.

Una risoluzione più elevata nei dispositivi di visualizzazione significa più pixel in una determinata dimensione dello schermo. Grazie alla maggiore densità di pixel, filmati e foto vengono visualizzati con maggiore precisione e dettaglio. A questo proposito, la ricerca in corso mira a produrre dispositivi che emettono luce più piccoli, dalla scala micrometrica (un milionesimo di metro) a quella nanometrica (un miliardesimo di metro).

Man mano che le dimensioni dei dispositivi che emettono luce si riducono fino a centinaia di nanometri, si verificano strani cambiamenti nell’interazione tra luce e materia, portando a un modello di emissione radicalmente diverso rispetto a strutture più grandi. Pertanto, comprendere l’emissione di luce dalle nanostrutture è un prerequisito per l’applicazione pratica di dispositivi che emettono luce su scala nanometrica.

Il gruppo di ricerca del Kerry Institute è specializzato nella ricerca sui display utilizzando la tecnologia di stampa 3D su scala nanometrica¹⁾ Da diversi anni, per la prima volta al mondo, sono stati rivelati modelli di emissione di luce altamente direzionale provenienti da nanofili stampati in 3D.

^{1) Una tecnologia per l’implementazione di dispositivi fotonici utilizzando un metodo di stampa 3D su scala nanometrica ad alta precisione. Le nanostrutture fotoniche nell’architettura 3D sono fabbricate mediante scrittura diretta di inchiostro funzionale costituito da diversi materiali ottici. Si prevede che questa tecnologia porterà innovazione nei display ad alta risoluzione, nella stampa di sicurezza, nell’archiviazione dei dati e altro ancora.}

Di solito è difficile fabbricare materiali che emettono luce con le dimensioni desiderate in posizioni specifiche utilizzando metodi convenzionali di deposizione di vapore chimica o fisica. Tuttavia, la tecnologia di stampa 3D di KERI consente un controllo preciso del diametro attraverso il vincolo dell’orifizio dell’ugello di stampa, consentendo la fabbricazione affidabile di materiali che emettono luce nelle posizioni desiderate con un’ampia gamma di dimensioni (diametro da 1/10.000 di metro a 1 /10 Un milionesimo di metro).

Il team del dottor Jeon Pyo ha osservato e misurato sperimentalmente i modelli di emissione di luce dai campioni²⁾ Sono realizzati con precisione utilizzando la tecnologia di stampa 3D su scala nanometrica e le loro dimensioni vanno dalla scala nanometrica a quella micrometrica. Il team ha inoltre eseguito simulazioni di onde elettromagnetiche per un’analisi approfondita e una convalida incrociata delle proprie argomentazioni.

^{2) Campione: un campione preparato per la sperimentazione e l’analisi.}

Di conseguenza, quando la dimensione dei materiali che emettono luce raggiunge i 300 nanometri di diametro, la riflessione interna della luce dovuta al confinamento spaziale svanisce, determinando una propagazione rettilinea unidirezionale della luce. Pertanto, il modello di emissione della luce diventa altamente direzionale. Normalmente, la luce si propaga lungo vari percorsi all’interno di una data struttura interna, risultando in schemi di emissione su larga scala come loro sovrapposizione. Tuttavia, nelle strutture di nanofili, esiste un solo percorso, che porta al modello di emissione altamente direzionale osservato.

La caratteristica altamente direzionale osservata può migliorare significativamente le prestazioni di display, supporti di memorizzazione ottici, codificatori e altro ancora. Strutture di grandi dimensioni con ampi schemi di emissione possono soffrire di interferenze ottiche quando densamente combinate, causando segnali sovrapposti o sfocati. Al contrario, i nanofili con schemi di emissione altamente direzionali consentono una chiara separazione dei segnali da ciascuna struttura ad alte intensità, eliminando distorsioni nella rappresentazione o interpretazione. L’emissione altamente direzionale dei nanofili li rende adatti a dispositivi ad alte prestazioni, come ha dimostrato sperimentalmente il team KERI.

Questa ricerca è stata pubblicata come articolo di copertina per distinguersi in “ACS Nano”, una rivista SCI di alto livello nel campo delle nanoscienze con un fattore di impatto JCR di 15,8.

“La ricerca sulla fisica ottica su scala nanometrica è molto impegnativa, soprattutto a causa della difficoltà della preparazione dei campioni, che spesso è costosa e richiede molto tempo”, ha affermato il dottor Jaeun Pyo. “Il nostro contributo dimostra che il metodo di stampa 3D può essere versatile piattaforma per lo studio della fisica.” Tecnologia ottica grazie alle sue proprietà semplici, flessibili e a basso costo. “Questa ricerca darà un contributo significativo alle tecnologie di visualizzazione all’avanguardia e alla fisica quantistica, che fanno parte del Piano strategico nazionale di sponsorizzazione tecnologica della Corea del Sud”, ha aggiunto.

Il team di ricerca prevede che il loro contributo attirerà un notevole interesse nei settori della realtà virtuale (AR, VR), dei beamformer, dei supporti di memorizzazione ottici, dei circuiti integrati fotonici, delle tecnologie di crittografia e della stampa di sicurezza, dove è possibile utilizzare materiali ultra-piccoli che emettono luce. . Mirano a studiare ulteriormente vari fenomeni ottici che si verificano su scala nanometrica utilizzando il metodo di stampa 3D e a sfruttare la sua capacità di produzione a forma libera.