俄羅斯圣彼得堡國立信息技術(shù)機(jī)械與光學(xué)大學(xué)(ITMO)的研究人員創(chuàng)造了一種可以將普通玻璃變成智能表面的表面。這項技術(shù)可用于AR屏幕的生產(chǎn)，為用戶提供有關(guān)周圍發(fā)生的事情的附加信息。這種只能面也能將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。這項研究已發(fā)表在《激光與光子學(xué)評論Laser & Photonics Reviews》上。

研究人員的創(chuàng)新解決方案是基于鹵化物鈣鈦礦的薄膜，這是一種具有非凡光學(xué)和電子性能的半導(dǎo)體材料。這些薄膜生產(chǎn)成本低廉，用于制造LED和太陽能電池，其效率系數(shù)超過傳統(tǒng)技術(shù)。該項目中使用的鈣鈦礦可以傳輸大約一半的人眼分辨光。但是，它們反射太多的光，這對它們的透明度有負(fù)面影響。

研究人員的創(chuàng)新解決方案是基于鹵化物鈣鈦礦的薄膜，這是一種具有非凡光學(xué)和電子性能的半導(dǎo)體材料。

“鈣鈦礦薄膜已成功應(yīng)用于LED生產(chǎn)。我們想用這些薄膜來制作可能用于AR屏幕的表面。它們必須足夠透明，以便用戶能夠舒服地瀏覽它們。同時，他們必須發(fā)射光來在屏幕上顯示必要的信息，”ITMO物理與工程學(xué)院的首席研究員Sergey Makarov解釋道。

最初，鈣鈦礦薄膜的反射系數(shù)為30%，這意味著它們不能傳輸進(jìn)入其中的光的三分之一左右。來自ITMO物理與工程學(xué)院的研究人員與俄羅斯科學(xué)院圣彼得堡國立研究學(xué)術(shù)大學(xué)的合作者們創(chuàng)造了一個能夠盡可能多地傳輸光而幾乎不反射任何光的表面。保護(hù)表面的可用特性也是至關(guān)重要的，這樣用戶透過表面看時，不會覺得眼前有障礙物。

為了降低反射系數(shù)，研究人員不得不對薄膜進(jìn)行改性，使其成為一個亞表面。他們不得不從薄膜上去除一層鈣鈦礦，在其上蝕刻出某種圖案的納米顆粒。這樣，曲面與光的交互作用就不同了。該圖案是用離子納米光刻技術(shù)以納米精度創(chuàng)建的。

“當(dāng)我們的同事應(yīng)用這些方法來制造納米結(jié)構(gòu)時，他們注意到超表面的暴露區(qū)域變黑和燒焦。盡管應(yīng)用了很多材料，但在紫外線的激發(fā)下，它并不發(fā)光。為了解決這個問題，我們將醇鹽溶液蒸汽應(yīng)用于鈣鈦礦表面，這使得我們能夠快速恢復(fù)材料的性能。例如，我們通過這種方法增加了它的發(fā)光強(qiáng)度，降低了它的反射系數(shù)，”物理與工程學(xué)院的博士生Tatiana Liashenko解釋說。

根據(jù)該論文的第一作者ksenia Baryshnikova的說法，研究人員能夠確定鈣鈦礦納米顆粒在太陽光譜范圍內(nèi)與光相互作用的幾何參數(shù)。

“因此，大部分能量都是沿著光的方向運動的。其余部分被鈣鈦礦吸收并轉(zhuǎn)化為光致發(fā)光。結(jié)果，我們得到了一個高度透明的具有活性的抗反射亞表面。我們現(xiàn)在正計劃將我們的解決方案應(yīng)用到光電設(shè)備中，”Baryshnikova總結(jié)道。

原文鏈接：https://phys.org/news/2020-11-glass-smart-surfaces.html