Журнал Nature опубликовал результаты прорывного исследования в области оптических метаматериалов, выполненного в сотрудничестве между Институтом химии Академии наук Китая и Национальным университетом Сингапура. Команда исследователей впервые осуществила крупномасштабное контролируемое производство и точную интеграцию многоуровневых оптических метаматериалов с помощью собственной разработки — рулонного аддитивного нанопечатного оборудования, что обеспечило практическое решение для массового выпуска чипов из оптических метаматериалов.
Чипы из оптических метаматериалов являются ключевыми компонентами в таких областях, как информационная связь и биосенсорика, а их производительность напрямую зависит от способности точно управлять световыми сигналами. Однако традиционные технологии производства ограничены одноуровневой структурой и высокими затратами на точную обработку, что затрудняет удовлетворение одновременно требований многоуровневой интеграции и недорогого массового производства. как отмечает исследователь из Института химии Академии наук Китая Сун Яньлинь: «Традиционные методы не позволяют добиться баланса между сложностью структуры и эффективностью производства, а наша технология преодолевает это узкое место».
В сотрудничестве с Национальным университетом Сингапура исследовательская группа создала микрометровые полусферические структуры из периодических нанорешеток, которые способны точно контролировать многоуровневое поведение света при его распространении, открывая новые пути для оптимизации производительности чипов. Доктор Чэнь Цзяньфэн из Национального университета Сингапура заявил: «Такая структурная ячейка работает как прецизионный оптический фильтр, обеспечивая управление световым потоком во всем спектре за счет комбинации микро- и наноструктур». В производстве используется самостоятельно разработанный полимерный материал на водной дисперсии: в процессе сушки он самоорганизуется в фотонные кристаллы, пространственно управляя передачей света заданных частот и воспроизводя нужную окраску, что удовлетворяет требованиям к оптическим материалам для чипов.
На сегодняшний день технология апробирована для создания пиксельных оптических метаматериалов с индивидуально заданными свойствами методом печати по требованию, а эффективность массового производства возросла в несколько раз по сравнению с традиционными методами. Сун Яньлинь сообщил, что команда разрабатывает на основе данной технологии новое поколение высокочувствительных оптических сенсорных чипов. В будущем технологиям открываются перспективы применения в фотонной информатике, защитной (голографической) визуализации, прецизионной медицинской сенсорике, "зеленых" фотонных источниках энергии и в других областях, что ускорит практическое внедрение чипов на основе оптических метаматериалов.