новый материал, созданный juejun hu и его командой, может быть неоднократно растянут без потери его оптических свойств. кредит: Массачусетский технологический институт

исследователи из mit и нескольких других учреждений разработали метод создания фотонных устройств, подобных электронным устройствам, но основанных на свете, а не электричестве, которые могут изгибаться и растягиваться без повреждений. устройства могли найти применение в кабелях для подключения вычислительных устройств или в диагностических и мониторинговых системах, которые могут быть прикреплены к коже или имплантированы в тело, легко сгибаясь с естественной тканью.

результаты, которые связаны с использованием специализированного вида стекла, называемого халькогенидом, описаны в двух статьях профессора-младшего juejun hu и более десятка других в mit, университете центральной флориды и университетах в Китае и Франции. документ скоро будет опубликован для публикации: наука и приложения.

hu, который является merton c. сказал, что многие люди заинтересованы в возможности использования оптических технологий, которые могут растягиваться и изгибаться, особенно для приложений, таких как устройства контроля на кожу, которые могут напрямую воспринимать оптические сигналы. такие устройства могут, например, одновременно определять частоту сердечных сокращений, уровни кислорода в крови и даже артериальное давление.

приборы фотоники обрабатывают световые пучки напрямую, используя системы светодиодов, линз и зеркал, изготовленные с использованием тех же процессов, которые используются для изготовления электронных микрочипов. использование световых лучей, а не поток электронов, может иметь преимущества для многих применений; если исходные данные являются световыми, например, оптическая обработка исключает необходимость в процессе преобразования.

но большинство современных фотонических устройств изготовлены из жестких материалов на жестких подложках, говорит Ху, и, следовательно, имеют «присущее несоответствие» для приложений, которые «должны быть мягкими, как кожа человека». Однако большинство мягких материалов, включая большинство полимеров, имеют низкую преломляющую способность индекс, что приводит к плохой способности ограничивать световой пучок.

вместо того, чтобы использовать такие гибкие материалы, Ху и его команда взяли новый подход: они сформировали жесткий материал - в данном случае тонкий слой типа стекла, называемый халькогенидом, - в пружинную катушку. так же, как сталь может быть сделана для растягивания и изгиба, когда она сформирована в пружину, архитектура этой стеклянной катушки позволяет ей растягиваться и свободно сгибаться при сохранении ее желательных оптических свойств.

обзор лабораторной установки, которая использовалась для тестирования новых материалов, демонстрируя, что их можно растягивать и сгибать, не теряя возможности ограничивать световые лучи и выполнять фотонную обработку. кредит: Массачусетский технологический институт

«Вы получаете что-то гибкое, как резина, которое может изгибаться и растягиваться, и все еще имеет высокий показатель преломления и очень прозрачно», - говорит Ху. испытания показали, что такие пружинные конфигурации, выполненные непосредственно на полимерной подложке, могут подвергаться тысячам циклов растяжения без заметного ухудшения их оптических характеристик. команда создала множество фотонных компонентов, соединенных гибкими волноводными волноводами, все в матрице из эпоксидной смолы, которая стала более жесткой вблизи оптических компонентов и более гибкой вокруг волноводов.

другие виды растягиваемой фотоники были сделаны путем встраивания наностержней более жесткого материала в полимерную основу, но для этого требуются дополнительные этапы производства и не совместимы с существующими фотонными системами, говорит Ху.

такие гибкие, растяжимые фотонные схемы также могут быть полезны для приложений, где устройства должны соответствовать неровным поверхностям какого-либо другого материала, например, в тензодатчиках. оптическая технология очень чувствительна к деформации, согласно hu, и может обнаруживать деформации менее одной сотой 1 процента.

это исследование все еще находится на ранних стадиях; Команда hu продемонстрировала только отдельные устройства одновременно. «Для того, чтобы это было полезно, мы должны продемонстрировать все компоненты, интегрированные на одном устройстве», - говорит он. ведется работа по разработке технологии до этого момента, чтобы ее можно было применять на коммерческой основе, о которой, по словам Ху, может потребоваться еще два-три года.

в другом документе, опубликованном на прошлой неделе в природе фотоники, hu и его сотрудники также разработали новый способ интеграции слоев фотоники, изготовленных из халькогенидного стекла и двумерных материалов, таких как графен, с обычными полупроводниковыми фотонными схемами. существующие методы для интеграции таких материалов требуют их создания на одной поверхности, а затем отслаиваются и переносятся на полупроводниковые пластины, что усложняет процесс. вместо этого новый процесс позволяет изготавливать слои непосредственно на поверхности полупроводника при комнатной температуре, что позволяет упростить изготовление и более точное выравнивание.

этот процесс может также использовать халькогенидный материал в качестве «пассивирующего слоя» для защиты 2-х материалов от разрушения, вызванного влажностью окружающей среды, и в качестве способа контроля оптоэлектронных характеристик 2-х материалов. этот метод является общим и может быть распространен на другие возникающие 2-й материалы помимо графена, чтобы расширить и ускорить их интеграцию с фотонными схемами, говорит Ху.

Источник: Phys

Для получения более подробной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт: http://www.semiconductorwafers.net ,

отправьте нам письмо по адресу angel.ye@powerwaywafer.com или powerwaymaterial@gmail.com ,