Разработано покрытие, с помощью которого обычное стекло можно превратить в «умную» поверхность, нужную для создания экранов дополненной реальности. Также новые покрытия позволят преобразовывать солнечную энергию в электричество.
Результаты исследования опубликованы в Laser & Photonics Reviews.
В основе разработки — тонкие плёнки из галогенидных перовскитов, полупроводниковых материалов, обладающих выдающимися оптическими и электронными свойствами. Перовскитные плёнки достаточно просты в изготовлении и недороги. Их используют для создания светодиодов и солнечных батарей, превосходящих по КПД многие традиционные технологии. Использованные в работе перовскиты полупрозрачны, но для некоторых применений от них отражается слишком много света — стекло, на которое нанесена плёнка, становится недостаточно прозрачным.
«Перовскитные плёнки уже успешно используют в производстве светодиодов. Мы же хотим создать из этих плёнок покрытия, которые были бы перспективны для создания экрана дополненной реальности. Они должны быть достаточно прозрачными, чтобы человеку было комфортно смотреть сквозь них. При этом необходимо, чтобы они излучали свет для выведения на поверхность нужной информации», — рассказывает главный научный сотрудник Нового физтеха Сергей Макаров.
Плёнки из перовскитов имеют коэффициент отражения около 30%: через них не проходит как минимум треть энергии падающего света. Учёные Нового физтеха Университета ИТМО при участии исследователей Академического университета им. Ж.И. Алфёрова создали поверхность, пропускающую свет, практически его не отражая. Стояла задача сохранить полезные свойства плёнок, но так, чтобы человек, глядя через них, не ощущал визуальный «барьер» перед глазами.
Чтобы снизить коэффициент отражения, плёнки модифицировались — создавалась метаповерхность, которая иначе взаимодействует со светом. Для этого потребовалось создать на поверхности плёнки определённый узор из наночастиц. Узор с нанометровой точностью наносили, используя метод ионной нанолитографии.
«Когда коллеги применяли этот метод для создания наноструктур, они получали в местах обработки тёмные выжженные области. Несмотря на то, что материала оставалось довольно много, при воздействии ультрафиолетом он переставал люминесцировать. Мы решили эту проблему постобработкой, подразумевающей под собой воздействие парами спиртового раствора соли на перовскитную поверхность. Этот способ помог довольно быстро восстановить свойства материала: мы увеличили эффективность его люминесценции, снизив коэффициент отражения», — объяснила аспирантка Нового физтеха Татьяна Ляшенко.
Как отмечает первый автор работы, научный сотрудник Ксения Барышникова, в результате исследования удалось найти геометрические параметры, при которых наночастицы перовскита могут взаимодействовать со светом в широком диапазоне солнечного света:
«При этом большая часть энергии проходит по направлению падения света. Оставшаяся часть поглощается в перовските, преобразуясь в энергию фотолюминесценции. Таким образом получается высокопропускающая антибликовая метаповерхность с активными свойствами. Теперь мы планируем интегрировать нашу разработку в оптоэлектронные устройства».