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光电所在可拉伸衬底结构色研究方面取得新进展

文章来源:光电所 发表时间:2017-07-20

  对彩色显示技术来讲,传统技术采用色彩吸收材料如染料、色素等进行光谱滤波显色,但此类材料存在使用寿命相对较低、制备工艺较为复杂、色彩串扰等问题,因而在高分辨显示、成像等应用领域面临较大的挑战。随着纳米技术与纳光子学等学科的兴起,具有高自由度光谱调控能力的人工纳米结构如超材料、超表面为显色领域提供了一种新的操控技术。更为重要的是,通过调控纳米结构的结构尺寸、形貌、周期等可以改变结构所呈现出的色彩。 

  对比传统的显色技术,通过结构产生的色彩即结构色具有更高的亮度、更小的尺寸、不褪色等特性,因而在彩色显示、成像技术、防伪技术上具有很大的优势。此外,具有色彩动态调控能力的结构更是结构色中一个重要发展方向,然而目前大部分结构色工作中色彩缺乏有效的动态调控能力或者需要特定的条件。 

  为解决目前结构色工作中动态调控所存在的问题,中国科学院光电技术研究所微细加工光学技术国家重点实验室团队将聚二甲基环氧烷(PDMS)作为可拉伸衬底引入到传统等离子体结构中来构建动态可调的结构色。相较于传统亚毫米级尺寸结构色器件,该团队通过干涉曝光技术、PDMS嵌套保护等优势技术制备出晶片尺寸的实验器件。在宏观光学(正入射)测试条件下,该纳米结构复合体系中的共振机制能产生的高纯度结构色,且在PDMS衬底拉伸过程中,器件所呈现出的色彩可从绿色变化到紫红色。此外,复合体系结构中的物理机制也得到了近一步分析。这种基于可拉伸衬底的结构色在快速心率监测、生物传感、力学测量方面具有潜在优势。 

  该工作已发表于《先进光学材料》(Adv. Opt. Mater. (2017) 5,9,1600829),并得到了国家973项目、国家自然科学基金的支持。 

  

  图1 基于可拉伸材料PDMS动态显色器件结构示意图 

   

  图2 基于可拉伸材料PDMS动态显色器件实验结果图 

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