Группа исследователей из Rensselaer Polytechnic Institute создали первый материал, который практически не отражает свет. Статья опубликована в мартовском номере Nature Photonics. В ней описывается создание покрытия, которое позволяет значительно улучшить контроль над основными оптическими характеристиками. Такой материал может повысить эффективность солнечных элементов и светодиодов, а также найти множество других полезных применений.
Обычным поверхностям свойственно отражать некоторое количество света. Новый материал имеет почти такой же коэффициент преломления как у воздуха, поэтому хорошо подходит для создания просветляющих покрытий. Таким образом, установлен новый рекорд понижений отражательной способности.
Фундаментальная характеристика материала – коэффициент преломления – отвечает за то, какое количество света отразится от поверхности, а также за дифракцию, преломление и скорость света в веществе. Ученым удалось создать материал с коэффициентом преломления 1.05, что достаточно близко к коэффициенту преломления воздуха – 1,000276. К примеру, для стекла эта величина равна 1.45.
Для создания материала была использована технология осаждения под углом к поверхности (oblique angle deposition) – на тонкой пленке нитрида алюминия был выращен массив кремниевых наностержней, расположенных под углом ровно 45° к поверхности. Нитрид алюминия представляет собой полупроводниковый материал, применяемый в передовых светодиодах.
Описанная технология позволяет значительно снизить и даже полностью устранить отражение, независимо от угла падения и длины волны света. Обычные просветляющие покрытия, как правило, работают на одной определенной длине волны и эффективны лишь тогда, когда свет падает перпендикулярно поверхности.
На основе новых оптических покрытий могут быть сконструированы любые устройства, в которых свет пересекает границы материалов, например:
Более эффективные солнечные батареи, в которых увеличена доля поглощаемого излучения;
Яркие светодиоды;
Оптические цепи. Разработанный материал позволит снизить потери в оптических контактах и даст новые возможности контроля над светом;
Высокоэффективные зеркала. Идея может быть перевернута с ног на голову – контроль коэффициента преломления открывает возможности для получения и отражающих поверхностей;
Излучение абсолютно черного тела. Новый материал может найти применение и в фундаментальной науке.
Пока было получено лишь несколько образцов материала. Однако используемая технология широко применяется в промышленности, так что никаких проблем для массового производства нет.