Metasuperfícies flexíveis de baixo custo para aumentar a eficiência de dispositivos optoeletrônicos

Metasurfaces são contrapartes bidimensionais de metamateriais, que são materiais artificiais que possuem características incomuns. Com uma variedade de usos fascinantemente inovadores e diversos, essas superfícies especialmente preparadas com padrões projetados podem modificar a propagação de ondas eletromagnéticas por todo o espectro de comprimentos de onda.

Embora a jornada dos metamateriais tenha começado com sistemas metal-dielétricos, as metassuperfícies se tornaram totalmente dielétricas e são cruciais em aplicações relacionadas a dispositivos optoeletrônicos, como células solares e diodos emissores de luz (LED), para melhorar sua eficiência por meio de um mero efeito de superfície.

Pesquisadores estudantes liderados pelo Professor R. Vijaya no Laboratório de Fotônica do Instituto Indiano de Tecnologia de Kanpur, na Índia, usaram recentemente uma técnica de litografia suave de baixo custo para fabricar metassuperfícies dielétricas de duas formas complementares de nanocovinhas e nanoprotuberâncias em um substrato de polímero flexível.

O trabalho intitulado “Controle da transmissão de alcance visível e neblina de reflexão pela variação do tamanho, forma e profundidade do padrão em metassuperfícies flexíveis” foi publicado em Fronteiras da Optoeletrônica.

Os pesquisadores usaram um cristal fotônico de baixo custo feito por automontagem com tamanho de característica nanométrica como padrão mestre. Assim, a abordagem duplamente econômica fornece metassuperfícies finas, flexíveis, padronizadas e fáceis de laminar em qualquer superfície lisa.

Usando amostras com diferentes tamanhos e profundidades de padrões, seus experimentos sobre reflexão e transmissão difusa e total estabeleceram que a névoa dessas amostras pode ser controlada por toda a faixa visível. Isso é útil para melhorar a eficiência de dispositivos optoeletrônicos onde a eficiência de conversão óptica para elétrica fica limitada devido à direção de propagação linear da luz.

Os efeitos de dispersão da neblina serão visíveis na mancha de neblina ao redor do feixe transmitido/refletido e um controle fácil em sua extensão pode aumentar a quantidade de luz absorvida em células solares ou extraída em LED. Os resultados da simulação com base em métodos também dão suporte às descobertas experimentais.