美國萊斯大學(xué)的工程師正在努力提高虛擬現(xiàn)實、3D顯示和光學(xué)技術(shù)的屏幕性能。他們的目標(biāo)之一是打破長期以來的光學(xué)困擾：材料的光學(xué)吸收和折射光之間的權(quán)衡。

據(jù)報道，電氣和計算機工程副教授古魯拉·奈克（Gururaj Naik），以及出自應(yīng)用物理研究生項目的克洛伊·多伊�。–hloe Doiron）發(fā)現(xiàn)，黃鐵礦可以為可穿戴設(shè)備提供更好、更薄的顯示器。同時，他們開發(fā)了一種用于識別高折射率電介質(zhì)的公式。

高折射率電介質(zhì)實現(xiàn)了光學(xué)組件的納米級集成，幾乎沒有吸收損耗。所以，高折射率電介質(zhì)在納米光子學(xué)中存在眾多的新興應(yīng)用前景。然而，缺乏完整的高折射率介電材料庫對理解介電納米光子學(xué)的全部潛力構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。

目前，半導(dǎo)體的吸收率和折射率表現(xiàn)出剛性權(quán)衡，亦即所謂的Moss Rule。因此，Moss Rule似乎設(shè)定了給定工作波長下電介質(zhì)折射率的上限。然而，自然存在一系列超過Moss Rule的電介質(zhì)材料，亦即super-Mossian電介質(zhì)。

古魯拉·奈克和克洛伊·多伊隆等人探討了super-Mossian電介質(zhì)的一般特征及其物理起源，以便于尋找高折射率電介質(zhì)。作為一個例子，黃鐵礦是一種出色的super-Mossian材料，其指數(shù)比Moss Rule預(yù)測高出近40%。

他們在實驗中觀察了黃鐵礦納米諧振器中的局部介電共振，并證明了super-Mossian材料對納米光子學(xué)的影響。

他們已經(jīng)把研究發(fā)表在《Advanced Optical Materials》。其中，他們認(rèn)為黃鐵礦可以為可穿戴設(shè)備提供更好、更薄的顯示器。

值得注意的是，他們已經(jīng)建立了一種方法來尋找超越Moss Rule的材料，并為顯示器和傳感應(yīng)用提供有用的光處理性能。奈克表示：“在光學(xué)領(lǐng)域，我們依然局限于極少數(shù)材料。但自然存在非常多未知的材料，只是我們尚沒有找到任何關(guān)于如何找到它們的洞察�！�

例如，硅的折射率約為3.4，但我們開始思考是否可以超越這一限制，將指數(shù)提高到5或10。這促使他們尋找其他光學(xué)選項。為此，他們開發(fā)了一種公式來識別super-Mossian電介質(zhì)。

研究人員將他們的理論應(yīng)用到1056種化合物的數(shù)據(jù)庫中，并開始搜索折射率最高的化合物，然后確定了黃鐵礦實驗。與黃鐵礦一起的三種化合物確定為super-Mossian候選物，但黃鐵礦的低成本，以及在光伏和催化應(yīng)用中的長期使用使其成為實驗的最佳選擇。

因此，團隊制作了光學(xué)級黃鐵礦薄膜。在實驗中，所述材料的顯示折射率達到4.37。

然而，黃鐵礦只是一個開始，團隊計劃繼續(xù)尋找高性能的材料。電氣和計算機工程副教授古魯拉·奈克評論道：“這太棒了。但是，我們或許可以，而且很可能會找到更好的材料。有非常多的候選材料，其中一些甚至還沒有制作出來�！�