В Северо-Западном университете (штат Иллинойс) учёными разработана новая методология изготовления фотонных кристаллов для экранов смартфонов, компьютеров и телевизоров. Использование синтетических молекул ДНК для высокоточной сборки частиц в кристаллические решётки открывает перспективы получения гораздо более лёгких и тонких дисплеев, чем те, что доступны сегодня.

«Одним из компонентов дисплея является задний отражатель, зеркалоподобное устройство, которое направляет свет, излучаемый ЖК-дисплеем, к зрителю. Эти отражатели изготавливаются с использованием слоистых полимеров, которые намного толще и тяжелее наших кристаллов», — комментирует Джордж Шатц (George Schatz), профессор химии и один из авторов онлайновой публикации о новой методике в бюллетне PNAS.

Технология соединения синтетической ДНК с золотыми наночастицами для сборки новых, не встречающихся в природе материалов, была предложена Чедом Миркиным (Chad Mirkin) в 1996 г. На сегодняшний день с её помощью во всем мире получают более 1800 коммерческих продуктов, в основном для медицины и биологии.

Десять лет назад, Миркин и Шатц применили ДНК для создания трёхмерных периодических структур из мельчайших золотых сфер, но лишь недавно, выполняя компьютерное моделирование, случайно обнаружили, что кристаллы, полученные ими в лаборатории, по оптическим свойствам аналогичны полимерным слоям, используемым в дисплеях.

«После этого мы оптимизировали их оптические свойства с помощью вычислений, продемонстрировав, что несоприкасающиеся металлические сферы в некоторых случаях могут быть лучше находящихся в контакте полимерных сфер», — рассказал Шатц. Измерения на синтезированных в лаборатории кристаллах подтвердили результаты моделирования.

Авторы особо отмечают, что новый подход к конструированию фотонных материалов, базирующийся на исследованиях 20-летней давности, отличается высокой общностью и применим к частицам любого состава.