In der Fachzeitschrift Nature wurde eine bahnbrechende Forschung im Bereich optischer Metamaterialien veröffentlicht, die in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ICCAS) und der National University of Singapore durchgeführt wurde. Mit einer eigenentwickelten Rolle-zu-Rolle additiven Nanofertigungsanlage gelang dem Team erstmals die großflächige, kontrollierte Herstellung und präzise Integration von mehrskaligen optischen Metamaterialien. Dies bietet einen praktikablen Weg für die Massenproduktion optischer Metamaterial-Chips.

Optische Metamaterialien sind Kernkomponenten in Bereichen wie Informationskommunikation und Biosensorik. Ihre Leistung hängt maßgeblich von der präzisen Steuerung von Lichtsignalen ab. Herkömmliche Fertigungstechniken sind jedoch auf ein einzelnes Skalenniveau und kostspielige Präzisionsbearbeitung angewiesen, was es schwer macht, die Anforderungen an mehrskalige Integration und kostengünstige Massenproduktion gleichzeitig zu erfüllen. Song Yanlin, Forscher am ICCAS, bemerkt: „Traditionelle Methoden können die Balance zwischen struktureller Komplexität und Produktionseffizienz nicht erreichen, aber unsere Technologie hat dieses Hindernis beseitigt.“

In Zusammenarbeit mit der National University of Singapore entwickelte das Team mikrometergroße, halbkugelförmige Strukturen aus periodischen Nanogittern. Diese Strukturen können das mehrskalige optische Übertragungsverhalten präzise steuern und eröffnen neue Wege zur Optimierung der optischen Leistung von Chips. Dr. Chen Jianfeng von der National University of Singapore, Fügt erklärend hinzu: „Diese Einheitsstruktur wirkt wie ein präziser optischer Filter, der durch die Kombination von Mikro-Nano-Strukturen eine Steuerung von Licht über das gesamte Frequenzspektrum ermöglicht.“ In Bezug auf die Drucktechnologie verwendete das Team eine eigens entwickelte, in Wasser dispergierte Polymertinte, die durch Verdampfungs-Selbstorganisation Photonenkristalle bildet und so die Übertragung von Licht spezifischer Frequenzen genau steuert, um die gewünschte sichtbare Farbe zu erzeugen. Dies erfüllt die hohen Anforderungen von Chips an optische Materialien.

Derzeit kann die Technologie auf Anfrage direkt Maße anbieten und die optischen Eigenschaften der Metamaterial-Pixel-Einheiten maßschneidern, um die präzise Fertigung auf Chip-Ebene und für massentaugliche Anwendungen zu erreichen. Song verriet, dass das Team derzeit an der Entwicklung einer neuen Generation hochempfindlicher optischer Sensorchips arbeite. In Zukunft sollen diese in Bereichen wie photonischer Informationstechnik, fälschungssicherer Bildgebung, Präzisions-Bioanalytik und grüner photonenbasierte Anwendungen/Betrachtung anderer Anwendungsbereiche ihre zusätzliche Nutzbarkeit unter Beweis . The team is Derzeit hat die Technologie die Durchlässigkeit und optischen Eigenschaften dieser Elemente durch „On-Demand