Исследователи из Государственного университета Северной Каролины разработали диэлектрическую пленку, оптические и электрические свойства которой аналогичны свойствам воздуха, но при этом она может использоваться в электронных и фотонных устройствах, что сделает их более эффективными и механически стабильными.

Фотонные устройства требуют контраста между свойствами составных материалов, при этом некоторые компоненты имеют высокий показатель преломления, а другие низкий. Чем выше эта разница, тем эффективнее фотонное устройство. Воздух имеет показатель преломления 1, но он не является механически прочным. А самый низкий показатель преломления для твердых, встречающихся в природе материалов равен 1.39.

Теперь же исследователи разработали пленку из оксида алюминия, которая имеет показатель преломления 1.025, но механически прочна.

«Изменив структуру оксида алюминия, который является диэлектриком, мы улучшили оптические и механические свойства», говорят авторы статьи. – Ключом к производительности пленки является высокоупорядоченное расстояние между порами, что придает ей механически надежную структуру, не ухудшая показатель преломления."

Сперва исследователи создают высокоупорядоченные поры в полимерной подложке с помощью нанолитографии. Потом этот пористый полимер служит в качестве шаблона, который исследователи покрывают тонким слоем оксида алюминия с использованием молекулярного наслаивания. Затем полимер выжигается, оставляя за собой покрытие из оксида алюминия.

Исследователи в состоянии контролировать толщину оксида алюминия, создавая покрытие толщиной от 2 до 20 нм.

Используя оксид цинка в том же процессе, можно создать более толстое покрытие. Независимо от толщины покрытия, сама оксидная пленка получается толщиной около 1 мкм.

Источник: Xu A. Zhang et al. Ordered 3D Thin-Shell Nanolattice Materials with Near-Unity Refractive Indices. Advanced Functional Materials, October 2015 DOI: 10.1002/adfm.201502854