Notizia

Nov 28, 2023

Profondo

January 13, 2023 This

13 gennaio 2023

Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

verificato

pubblicazione sottoposta a revisione paritaria

correggere le bozze

a cura del Light Publishing Center, dell'Istituto di ottica di Changchun, della meccanica e della fisica fine, CAS

Un modulatore di luce basato sulla birifrangenza che funziona nella regione della lunghezza d'onda < 350 nm svolge un ruolo fondamentale nella modellazione del fascio DUV, nell'archiviazione di dati ad alta densità, nell'elaborazione micro-nano dei semiconduttori e nella fotolitografia. In realtà, una serie di materiali birifrangenti DUV, inclusi cristalli singoli di α-BBO, MgF2, Ca(BO2)2 e α-SnF2, sono stati quindi realizzati e utilizzati commercialmente. Tuttavia, questi elementi birifrangenti hanno una birifrangenza fissa, limitando la loro capacità di modulazione continua della luce.

I cristalli liquidi (LC) sono un altro tipo di materiali birifrangenti, la cui birifrangenza è regolabile tramite l'allineamento molecolare mediante stimoli elettrici o magnetici esterni. Fino ad ora, le LC comunemente utilizzate si basano principalmente su molecole organiche o polimeri, che non sono stabili alla luce DUV a causa degli effetti di degradazione fotochimica. Nel frattempo, il DUV può anche indurre radicali liberi in alcuni gruppi organici e avviare la loro polimerizzazione, che disturba l'allineamento e la risultante birifrangenza del LC. Pertanto, la LC organica non può modulare la luce DUV.

In un nuovo articolo pubblicato su Light Science & Application, tre team di scienziati, guidati dal professor Hui-Ming Cheng e dal professore associato Baofu Ding dello Shenzhen Institute of Advanced Technology, CAS, e dal professor Wei Cai dello Xi'an Research Institute of High Technology, Il professor Bilu Liu dell'Università di Tsinghua, in Cina, ha sintetizzato in modo cooperativo LC bidimensionale (2D) di titanato drogato di cobalto (CTO) inorganico utilizzando un metodo chimico umido. Il LC 2D ha un'ampia anisotropia magnetica e ottica nonché un'elevata trasmittanza > 70% nella lunghezza d'onda di 300 ~ 350 nm, che consente la modulazione DUV trasmessa in modo magnetico e portatile (Fig. 1).

La Fig. 2 riassume le prestazioni desiderate del modulatore DUV basato su 2D CTO LC, come evidenziato dalla sua buona reversibilità, risposta rapida a livello di millisecondi, eccellente durata e stabilità DUV.

L'effetto magneto-birifrangente di 2D CTO LC lo rende applicabile nella preparazione di idrogel ottico birifrangente DUV flessibile. Aggiungendo una piccola quantità di monomero e fotoiniziatore alla sospensione 2D CTO, è stato preparato un idrogel birifrangente DUV tramite polimerizzazione UV durante l'esercizio del campo magnetico.

Una volta completata l'idrogelazione, i nanofogli 2D CTO allineati magneticamente possono essere fissati all'interno dell'idrogel e tutti i loro assi lunghi sono paralleli tra loro, anche dopo la rimozione del campo magnetico. L'idrogel CTO può fungere da cristallo meccano-ottico trasparente, attraverso il quale la luce DUV può essere modulata in situ senza alterazione della direzione in modo meccanico (Fig. 3). L'idrogel 2D basato su CTO è il primo elemento regolabile in birifrangenza in grado di sintonizzare continuamente la luce DUV in modo meccanico.

Questo lavoro potrebbe estendere le ottiche regolabili con birifrangenza attualmente utilizzate nelle regioni del visibile e dell'infrarosso alla regione DUV, che è importante per l'archiviazione di dati ad alta densità, l'elaborazione micro-nano dei semiconduttori e la fotolitografia.

Maggiori informazioni: Youan Xu et al, Idrogel ultravioletto profondo basato su titanato drogato con cobalto 2D, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-022-00991-6

Informazioni sul diario:Luce: scienza e applicazioni