juejun hu와 그의 팀이 생산 한 새로운 소재는 광학 특성을 잃지 않고 반복적으로 늘어날 수 있습니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학교

mit 및 다른 여러 기관의 연구자들은 전자 장치와 유사하지만 전기가 아닌 광에 기반한 광자 장치를 만드는 방법을 개발하여 손상없이 구부리거나 늘어날 수 있습니다. 이 장치는 케이블에 사용되어 컴퓨팅 장치를 연결하거나 피부에 부착되거나 신체에 이식되거나 자연 조직으로 쉽게 구부러 질 수있는 진단 및 모니터링 시스템에 사용할 수 있습니다.

칼 코겐 화합물 (chalcogenide)이라는 특수한 종류의 유리를 사용하는 연구 결과는 쥐에 준 교수 (mit junjun hu)와 미티 (mit) 대학교, 중앙 플로리다 대학교 및 중국과 프랑스 대학의 두 논문에 설명되어있다. 이 논문은 과학과 응용 분야에서 곧 공개 될 예정입니다.

허, 누가 머튼인지 c. 플레밍 (Flemings) 부교수 재료 과학 및 공학 교수는 많은 사람들이 광 신호를 직접 감지 할 수있는 스킨 마운트 (skin-mounted) 모니터링 장치와 같은 응용 분야에서 늘릴 수 있고 구부릴 수있는 광학 기술의 가능성에 관심이 있다고 말합니다. 이러한 장치는 예를 들어 심박수, 혈중 산소 농도 및 혈압을 동시에 감지 할 수 있습니다.

광자 장치는 전자 마이크로 칩을 제조하는 데 사용되는 것과 동일한 종류의 공정으로 제조 된 LED, 렌즈 및 거울 시스템을 사용하여 광선을 직접 처리합니다. 전자의 흐름보다는 광선을 사용하는 것이 많은 응용 분야에서 이점을 가질 수있다. 원래 데이터가 광 기반 인 경우, 예를 들어 광 처리는 변환 프로세스의 필요성을 피합니다.

그러나 대부분의 현재의 포토닉스 디바이스는 단단한 기판 위에 단단한 물질로 제작되어 \"인간의 피부처럼 부드러워 야한다\"는 어플리케이션에 \"내재적 인 불일치\"가있다. 그러나 대부분의 폴리머를 포함한 대부분의 부드러운 소재는 굴절률이 낮다. 굴절률이 낮아 광선을 가두는 능력이 떨어집니다.

이러한 유연한 재료를 사용하는 대신, hu와 그의 팀은 새로운 접근 방식을 취했습니다.이 소재는 딱딱한 소재 (이 경우에는 칼 코겐 화합물이라는 얇은 층의 유리)를 스프링 모양의 코일로 형성했습니다. 강철을 스프링으로 성형 할 때 신축성을 갖도록 구부릴 수있는 것처럼,이 유리 코일의 구조는 원하는 광학 특성을 유지하면서 자유롭게 신축 및 구부러 질 수 있습니다.

새로운 재료를 테스트하는 데 사용 된 실험실 설정에 대한 견해로서 광선을 가두는 기능을 잃지 않고 신축성 있고 휘어 질 수 있고 광자 처리를 수행 할 수 있음을 보여줍니다. 신용 : 매사추세츠 공과 대학교

\"당신은 굴곡성과 신축성을 지닌 고무처럼 융통성있는 것으로 끝나고 높은 굴절률을 가지며 매우 투명합니다.\" 시험은 중합체 기판 상에 직접 제조 된 그러한 스프링 형 구성이 광학 성능에서 검출 가능한 열화없이 수천 회의 연신 사이클을 거칠 수 있음을 보여 주었다. 연구팀은 유연한 스프링 모양의 도파관에 의해 상호 연결된 다양한 광자 구성 요소를 생산했으며, 모두 광학 구성 요소 근처에서보다 견고하고 도파관 주변에서보다 유연하게 제작 된 에폭시 수지 매트릭스에 있었다.

다른 종류의 신축성있는 광자는 폴리머베이스에보다 딱딱한 물질의 나노 막대를 끼워 넣음으로써 만들어졌지만, 추가적인 제조 단계가 필요하고 기존의 광 시스템과 호환되지 않는다고한다.

이러한 유연하고 신축성있는 광자 회로는 장치가 스트레인 게이지와 같은 다른 재료의 고르지 않은 표면을 준수해야하는 경우에도 유용 할 수 있습니다. 광학 기술은 변형에 매우 민감하며, 1 % 미만의 변형을 감지 할 수 있습니다.

이 연구는 아직 초기 단계에 있습니다. hu 팀은 지금까지 한 번에 하나의 장치만을 시연했습니다. \"유용하게 사용하려면 단일 장치에 통합 된 모든 구성 요소를 입증해야합니다.\"라고 그는 말합니다. 이 기술을 상업적으로 적용 할 수 있도록이 기술을 개발하는 작업이 진행 중이며, 2 ~ 3 년이 걸릴 수 있다고합니다.

지난 주 Nature Photonics에 발표 된 다른 논문에서 hu와 그의 공동 연구자들은 기존의 반도체 광 회로와 함께 칼 코겐화물 유리 및 2 차원 재료 인 그래 핀 (graphene)으로 만들어진 포토닉스 층을 통합하는 새로운 방법을 개발했다. 이러한 재료들을 통합하기위한 기존의 방법들은 하나의 표면 상에 만들어지기 위해 필링 된 다음 반도체 웨이퍼로 옮겨 져야하므로 공정에 상당한 복잡성이 추가된다. 대신 새로운 공정을 통해 실온에서 반도체 표면에 직접 층을 제작할 수있어 제조 공정을 간소화하고보다 정교하게 정렬 할 수 있습니다.

이 공정은 2 차원 물질을 주위 습기에 의한 열화로부터 보호하기 위해 그리고 2 차원 물질의 광전자 특성을 제어하는 ​​방법으로 \"패시베이션 층\"으로서 칼 코겐화물 물질을 사용할 수있다. 이 방법은 일반적이고 광자 회로와의 통합을 확대하고 촉진시키기 위해 그라 핀 이외의 신흥 다른 2 차원 물질로 확장 될 수 있다고 그는 말했다.

출처 : phys

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