Оптическое покрытие отражает и пропускает свет одинаковой длины волны

Оптические свойства материалов зависят от того, насколько они отражают, поглощают или пропускают свет различной длины (цвета). Обычно оптические покрытия либо отражают, либо пропускают свет определенного цвета, но теперь исследователи из Университета Рочестера разработали новый класс оптических покрытий, которые могут одновременно передавать и отражать одни и те же длины волн.

Простое стекло будет пропускать свет — то есть пропускать свет всех цветов. Но для разных целей нам может потребоваться отражать или поглощать волны определенной длины, и именно здесь на помощь приходят оптические покрытия.

Солнцезащитные очки изготавливаются с покрытиями, которые поглощают УФ-лучи, чтобы защитить глаза, и все чаще встречаются очки, которые блокируют вредный синий свет от компьютера и экранов телефонов.

Обычно оптические покрытия либо отражают, либо пропускают определенную длину волны, но не делают это одновременно. Но теперь исследователи разработали новый класс покрытий, которые могут одновременно передавать и отражать.

«До нашей технологии единственным покрытием, которое могло это сделать, было многослойное диэлектрическое зеркало, которое намного толще, имеет сильную угловую зависимость и намного дороже в изготовлении», — говорит Чунлей Гуо, автор исследования. «Таким образом, наше покрытие может быть недорогой и высокоэффективной альтернативой».

Команда ученых называет новые покрытия резонансными оптическими покрытиями Фано (FROC), потому что, как следует из названия, они используют особое явление рассеяния волн, называемое резонансом Фано.

Покрытие начинается с тонкой пленки германия на металлической поверхности, которая создает поверхность, способную поглощать широкий диапазон длин волн. Это соединено с полостью, которая резонирует в узкой полосе, и вместе покрытие может отражать свет в очень узком диапазоне длин волн.

Исследователи считают, что FROC могут быть полезны для множества приложений. Их способность разделять определенные длины волн может, например, улучшить фотоэлектрические или тепловые солнечные элементы, предотвращая их перегрев и увеличивая срок их службы до шести раз.

«Эти оптические покрытия могут делать многое, чего не могут делать другие покрытия», — говорит Гуо. «Нам или другим лабораториям потребуется немного времени, чтобы изучить этот вопрос и предложить больше приложений. Даже когда был изобретен лазер, люди сначала не понимали, что с ним делать. Это было в новинку — искать приложение».

Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology. Команда демонстрирует FROC на видео ниже.