9 مه 2023 -توسط دانشگاه علم و صنعت پوهانگ-تصویر تحقیق اعتبار: POSTECH
آیا از برآمدگی های دوربین پشت گوشی هوشمند خود متنفرید؟ یک جزء نوری جدید به نام متالنز – که در سال 2019 توسط مجمع جهانی اقتصاد به عنوان یکی از 10 فناوری برتر آینده معرفی شد – ممکن است پاسخگو باشد. این دستگاه نوری فوق‌العاده نازک و سبک که از آرایه‌ای نانوساختار تشکیل شده است، در حال حاضر کانون توجه بسیاری در جامعه علمی است، حتی در شماره ویژه‌ای از Nature Photonics. با این حال، تولید متالنزها به تکنیک‌های بسیار دقیقی نیاز دارد و می‌تواند گران باشد و تولید مقیاس‌پذیر آنها را با چالش مواجه کند.
در یک دستاورد پیشگامانه، تیمی از محققان POSTECH به رهبری پروفسور Junsuk Rho (گروه مهندسی مکانیک، گروه مهندسی شیمی) موفق به تولید انبوه فلزات برای نور مرئی شدند که برای اولین بار در جهان این کار را انجام داد. این تیم همچنین شامل نامزدهای دکترا جوهون کیم و جونهوا سونگ گروه مهندسی مکانیک در POSTECH، و همچنین پروفسور هیون لی و وونجونگ کیم از دپارتمان علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کره، و دکتر گیوسئون جئون و دکتر دونگ هیون یون از دانشگاه کره پژوهشکده علوم و فناوری صنعتی (RIST).
یافته های مطالعه آنها اخیرا در Nature Materials منتشر شده است.
این تیم با ترکیب دو تکنیک مورد استفاده در تولید نیمه‌رسانا و نمایشگر بر محدودیت‌های فرآیند ساخت غلبه کردند: فوتولیتوگرافی از نور برای الگوبرداری از بستر استفاده می‌کند، شبیه به عکاسی، در حالی که لیتوگرافی نانو چاپ شامل استفاده از مهر با الگوهای در اندازه‌های نانو برای چاپ الگوها بر روی آن است.
محققان ابتدا یک الگوی واحد را با استفاده از لیتوگرافی پرتوی الکترونی ایجاد کردند، سپس این الگو را با استفاده از فتولیتوگرافی ArF عمیق فرابنفش برای ایجاد مهر اصلی 12 اینچی تکرار کردند. آنها با استفاده از لیتوگرافی استامپ و نانوایمپرنت توانستند با موفقیت فلزات با قطر 1 سانتی متر را با سرعت بالا تولید کنند.
ساختارهای نانومقیاس مرسوم مبتنی بر فناوری نانو انعکاس دارای ضریب شکست پایینی هستند که در نتیجه راندمان بسیار پایینی در حدود 10 درصد دارد که نیازمند هزینه‌های قابل توجهی برای بهبود کارایی است. تیم تحقیقاتی با پوشاندن عدسی با یک لایه بسیار نازک از دی اکسید تیتانیوم (TiO2) حدود 20 نانومتری، موفق شدند بازده لنز را تا 90 درصد بهبود بخشند. با ترکیب این دو فناوری، این تیم توانست با فرآیندی ساده، فلزات با کارایی بالا را به صورت انبوه تولید کند.
این تیم همچنین با ایجاد دستگاه های واقعیت مجازی سبک وزن (VR) که قادر به نمایش تصاویر به رنگ های قرمز، سبز و آبی هستند، کاربردی بودن فلزات را نشان دادند. این مطالعه یک گام به تجاری سازی فلزات از طریق هم افزایی دو فناوری موجود نزدیک تر می شود و به عنوان پروژه افتتاحیه موسسه تحقیقاتی همگرایی POSCO-POSTECH-RIST انتخاب شده است. انتظار می رود موفقیت تولید انبوه متالنزها سرعت تجاری سازی آنها را تسریع کند و فرصت قابل توجهی را برای تبدیل POSCO از یک تولید کننده فولاد به یک شرکت مواد آینده گرا فراهم کند.
در پاسخ به موفقیت این تحقیق، پروفسور Junsuk Rho، محقق اصلی، نظرات خود را در مورد این دستاورد به اشتراک گذاشت: “این مطالعه امکان انجام تحقیقات فراماده ای را نشان می دهد که به مدت 20 سال بدون تجاری سازی در مرحله تحقیق بوده است. اهمیت این دستاورد در این واقعیت است که ما موفق به تولید انبوه فلزات برای نور مرئی در مقیاس ویفر شده ایم که پیشرفته ترین فناوری در جهان است.
