Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un enfoque simplificado para fabricar ópticas planas y ultrafinas. El nuevo enfoque permite un grabado simple sin el uso de ácidos o agentes químicos peligrosos de grabado.
"Nuestro método nos acerca a hacer realidad la óptica de bricolaje simplificando en gran medida los pasos de iteración de diseño", explicó Kimani Toussaint, profesora asociada de ciencias mecánicas e ingeniería que dirigió la investigación publicada esta semana Comunicaciones de la naturaleza . "El proceso incorpora una plantilla nanoestructurada que se puede utilizar para crear muchos tipos diferentes de componentes ópticos sin la necesidad de entrar en una sala limpia para hacer una nueva plantilla cada vez que se necesita un nuevo componente óptico.
"En los últimos años, el impulso para fomentar una mayor innovación tecnológica y un interés científico y de ingeniería básico de los sectores más amplios de la sociedad ha ayudado a acelerar el desarrollo de componentes de bricolaje bricolaje, particularmente aquellos relacionados con el bajo costotableros de microcontroladores ", comentó Toussaint." Simplificar y reducir los pasos entre un diseño básico y la fabricación es la atracción principal de los kits de bricolaje, pero generalmente a expensas de la calidad. Presentamos el grabado asistido por plasmón como un enfoque para extender el tema del bricolaje aóptica con solo una modesta compensación en calidad, específicamente, la fabricación de sobremesa de componentes ópticos planos ".
"Nuestro método utiliza los aspectos de diseño intuitivo de la óptica difractiva mediante una simple modificación de la superficie y las propiedades de mejora del campo eléctrico de las nanoantenas metálicas, que suelen ser los bloques de construcción de las metasuperficies", afirmó Hao Chen, un ex investigador postdoctoral enEl laboratorio de Toussaint y primer autor del artículo, "Hacia los componentes ópticos planos de bricolaje con grabado asistido por plasmón".
Según Chen, la luz láser escanea la plantilla, una matriz 2D de nanoantenas de pajarita con soporte de pilar dorado con un área de 80 x 80 micrómetros cuadrados, que se sumerge en agua, en un patrón deseado en un microscopio.La interacción de la materia luminosa, mejorada por las nanoantenas, produce un fuerte efecto de calentamiento. Como resultado, la capa de oro de las nanoantenas experimenta una expansión térmica que actúa contra su adhesión con su sustrato de vidrio. Con cierta cantidad de potencia óptica, la fuerza proporcionapor expansión térmica permite que la capa de oro se separe del sustrato, grabando el metal.
"En general, la carga de trabajo en la sala limpia se reduce considerablemente", señaló Chen. "Una vez que la plantilla está lista, es como una hoja de papel. Puede 'dibujar' todos los elementos ópticos que necesita en un 'lienzo' usando unmicroscopio óptico convencional de escaneo láser "
El estudio demostró la fabricación de varios componentes ópticos planos ultrafinos dimensión característica menor que la longitud de onda óptica usando la misma plantilla. Los componentes ópticos específicos fabricados por los investigadores incluían una lente de enfoque plana también conocida como placa de zona Fresnel con una distancia focal de ~ 150 micrómetros, una rejilla de difracción y un convertidor holográfico que imparte momento angular a un haz óptico estándar.
Según los investigadores, el método PAE y la plantilla especializada también podrían usarse para permitir la captura y clasificación preferenciales de partículas, para crear los llamados canales optofluídicos "sin paredes".
Toussaint dirige el laboratorio PROBE en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Mecánica de Illinois. Además de Toussaint y Chen, los coautores del estudio incluyen al estudiante graduado Qing Ding, el ex estudiante graduado Abdul Bhuiya y Harley T. Johnson, profesor deciencia e ingeniería mecánica en Illinois.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Original escrito por Rick Kubetz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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