Ученые из ИТМО совместно с южнокорейскими коллегами из университета POSTECH разработали инновационный светоизлучающий элемент, объединив двумерный полупроводник с метаповерхностью из золота. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе университета.
Полученная структура оказалась в 1600 раз ярче обычного слоя полупроводника, сохраняя при этом высокую долговечность и минимальную толщину. Эта разработка открывает новые возможности для создания ультратонких дисплеев и других современных оптических устройств.
Для производства очков дополненной реальности, дисплеев и оптики обычно применяют органические светодиоды (OLED), но их невысокая прозрачность и склонность к деградации ограничивают возможности. Двумерные кристаллы полупроводников считаются перспективными благодаря прозрачности и прочности, но их квантовая эффективность излучения слишком низка для практического применения.
Исследователи ИТМО и POSTECH решили усилить свечение, сочетая монослой двумерного полупроводника MoSe2 с золотой метаповерхностью — массивом наноструктур, поддерживающих несколько видов резонансов. Это позволило увеличить яркость элемента в 1600 раз по сравнению с сам по себе полупроводником. При лазерном облучении диаметром около одного микрона площадь излучения достигает 800 квадратных микрометров, что соответствует размеру пикселя современных телевизионных экранов.
Толщина активного слоя новинки составляет всего 0,7 нанометра, а вся структура — около 30 нанометров, и ученые планируют сделать её еще тоньше. Благодаря кристаллической структуре элемент устойчив к воздействию света и электричества и практически не теряет свойства со временем, что значительно превосходит органические аналоги с ограниченным сроком службы. Эта технология может стать ключевой для следующего поколения оптических дисплеев и устройств.
А ещё новый метод расчёта тепловых потоков будет доступен на обычном компьютере. В перспективе автор планирует распределять вычисления между несколькими видеокартами, чтобы получить динамику системы в реальном времени, что позволит создавать цифровые двойники промышленных объектов и оперативно контролировать тепловые процессы.