 Команда немецких и американских физиков разрабатывает способ точной разработки точки перехода для фазового перехода диоксида ванадия в определенных температурах. Материалы со свойствами фазового перехода могут становиться прозрачными в зависимости от температуры или приложенного электрического поля. Исследование может привести к новым типам настраиваемых материалов для оптики и терморегуляции.
Вместо того, чтобы полагаться на механические компоненты для сфокусирования объекта, например, камеру или окуляр телескопа, настраиваемый материал изменяет свои врожденные оптические свойства по требованию. Ученые знали на протяжении более 50 лет, что такие вещества, как диоксид ванадия могут быть как непрозрачными, так и прозрачными. Тем не менее, эти материалы, как правило, изменяют фазовый переход только под одним определенным набором условий, что ограничивает их применение. В большинстве материалах с фазовым переходом, изменение происходит в условиях, далеких от комнатной температуры, что затрудняет их включение в полезные устройства.
Исследователи не только изменили внутреннюю точку переключения диоксида ванадия от 68 градусов по Цельсию ниже комнатной температуры, но и также успешно настроили переход в материале к любой температуре. Их находка позволит открыть новые горизонты в фотонных устройствах.
Поскольку что оптические и физические свойства возникают из тех же основных физических принципов, тепловая и электрическая проводимости диоксида ванадия также изменяется с переходом. Эти типы материалов могут быть использованы, например, в домах, в виде «интеллектуальных» стен или окон, которые реагируют на окружающую среду. Объекты, предназначенные для эффективного излучения света при высоких температурах, но не при низких температурах, могут быть использованы в качестве чисто пассивных регуляторов температуры, которые не требуют внешних схем или источников питания.
Ранее исследователи, пытающиеся изменить температуру перехода диоксида ванадия, всегда вносили примеси в процессе его создания. Тем не менее, подобный метод равномерно изменяет всю поверхность материала. Поэтому вместо этого немецко-американская команда исследователей подвергала конкретные области диоксида ванадия с энергетическими ионами. Ионное облучение создает дефекты в материалах, обычно являясь непреднамеренным побочным эффектом. Тем не менее исследователи в настоящее время капитализирует именно на те самые дефекты. Направление ионного пучка на конкретные регионы поверхности позволило исследователям сделать наноразмерные изменения в материале. Они могут точно контролировать температуру перехода в любом месте на образце, с точностью примерно в 20 нанометров. Им удалось использовать этот метод для создания высокоэффективных областей мета-поверхности, которые имеют несколько фазовых переходов в то же время. Эта техника позволила исследователям разработать и создать новый оптический поляризатор, который изменяет селективность в зависимости от температуры.
|
