在快速發(fā)展的光子學(xué)領(lǐng)域，韓國(guó)取得了一項(xiàng)新進(jìn)展，重新定義了結(jié)構(gòu)色彩操作的可能性�？茖W(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種能夠全向調(diào)節(jié)波長(zhǎng)的開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)，有望徹底改變無(wú)數(shù)可調(diào)光子應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)色是光與納米周期結(jié)構(gòu)相互作用的產(chǎn)物，由于其鮮艷的色調(diào)和潛在的可調(diào)性，長(zhǎng)期以來(lái)一直吸引著研究人員。然而，傳統(tǒng)方法存在嚴(yán)重的技術(shù)局限性，主要是根據(jù)改變周期性光子結(jié)構(gòu)的觸發(fā)方法，只能朝一個(gè)方向進(jìn)行波長(zhǎng)調(diào)諧，即只能朝較短的波長(zhǎng)（藍(lán)移）方向調(diào)諧。這種限制一直是一個(gè)重大瓶頸，扼殺了更先進(jìn)、功能更強(qiáng)的光子設(shè)備領(lǐng)域的創(chuàng)新。

在發(fā)表于《光： 科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science & Applications）上發(fā)表的一篇新論文中，由韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)（POSTECH）的 Su Seok Choi 教授及其合作者（Seungmin Nam、Wontae Jung、Jun Hyuk Shin）領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種用于手性光子彈性體結(jié)構(gòu)顏色的全向顏色波長(zhǎng)調(diào)節(jié)方法。

圖片:omnidirectional-color.jpg

該創(chuàng)新技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)全向波長(zhǎng)控制的方法，能以出色的精度和寬帶調(diào)諧范圍調(diào)諧到更長(zhǎng)和更短的波長(zhǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的核心在于結(jié)合介電彈性體致動(dòng)器（DEA）對(duì)可拉伸和可重構(gòu)手性液晶彈性體（CLCE）進(jìn)行戰(zhàn)略性操縱。

通過(guò)對(duì)這些材料的擴(kuò)張和收縮應(yīng)變進(jìn)行專(zhuān)業(yè)控制，研究人員實(shí)現(xiàn)了同時(shí)、多方向的結(jié)構(gòu)色彩調(diào)整，并在波長(zhǎng)控制方面具有高度靈活性。

這種前所未有的控制水平為光子應(yīng)用開(kāi)辟了新天地，從可調(diào)偽裝和光學(xué)傳感到電子皮膚的開(kāi)發(fā)，不一而足。在寬光譜范圍內(nèi)按需微調(diào)波長(zhǎng)的能力不僅提高了光子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自由度，還預(yù)示著一個(gè)高功能、多功能光子器件的新時(shí)代的到來(lái)。

傳統(tǒng)的可重構(gòu)光子器件主要依賴于單向波長(zhǎng)調(diào)節(jié)，這雖然有用，但卻限制了應(yīng)用范圍。隨著全向調(diào)諧方法的出現(xiàn)，器件現(xiàn)在可以根據(jù)更廣泛的光學(xué)要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使其在實(shí)際應(yīng)用中更具適應(yīng)性和有效性。

此外，該技術(shù)還充分利用了 CLCE 的固有優(yōu)勢(shì)，如光學(xué)質(zhì)量高、易于制造和可擴(kuò)展性，同時(shí)克服了以往與波長(zhǎng)調(diào)諧相關(guān)的限制。采用多模態(tài)電活性 DEAs 變形的新方法可實(shí)現(xiàn) CLCE 的間距擴(kuò)大和間距縮短變形，并實(shí)現(xiàn)向更長(zhǎng)和更短波長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)顏色偏移。

這一創(chuàng)新不僅標(biāo)志著光子技術(shù)的重大進(jìn)步，也凸顯了跨學(xué)科研究在克服長(zhǎng)期挑戰(zhàn)方面的潛力。

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論文鏈接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01470-w