Nanomateriały nowej generacji dla technologii fotonicznych

Nanomateriały opracowane przez zespół dra Wiktora Lewandowskiego z Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, we współpracy z badaczami z Hiszpanii i USA, zostały także wykorzystane do przygotowania periodycznych, jednowymiarowych struktur ciekłokrystalicznych. Wyniki prac zostały opisane w trzech artykułach opublikowanych w prestiżowych czasopismach naukowych. Dwie prace – opublikowane na łamach Chemistry of Materials – powstały w ramach grantu FIRST TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej. W czasopiśmie ACS Nano zostały natomiast opublikowane wyniki badań nad strukturami periodycznymi. Uzyskane wyniki badań w istotny sposób poszerzają naszą wiedzę na temat dynamicznej kontroli nanomateriałów, która jest niezwykle istotna dla rozwoju przyszłych technologii optoelektronicznych opartych na wytwarzaniu (diody elektroluminescencyjne, LED) i kontroli światła (komputery optyczne). W obu przypadkach sposobność przełączania struktury uzyskiwanych materiałów można wykorzystać do optymalizacji ich parametrów dla konkretnych typów urządzeń. W pierwszej pracy w Chemistry of Materials zespół badaczy z Uniwersytetu Warszawskiego opisuje swoje osiągnięcia związane z wytworzeniem nanocząstek srebra, które w zależności od temperatury tworzyły różne, przestrzennie zorganizowane układy. Co istotne, zmianie ułożenia nanocząstek towarzyszyła zmiana właściwości optycznych (plazmonowych) materiału. Te eksperymentalne obserwacje zostały potwierdzone obliczeniami prowadzonymi przez naukowców z Karlsruhe Institute of Technology. Kluczowym elementem pracy był eksperyment w którym wykazano, że uzyskany materiał można przełączać nawet 400 razy bez wyraźnego spadku efektywności – o rząd wielkości więcej, niż plazmonowe struktury opisywane w literaturze. Udowodniono zatem, że tego typu materiały mogą stanowić podstawę do budowy relatywnie trwałych, przełączalnych metamateriałów. Druga praca na łamach tego samego czasopisma opisuje wykorzystanie przez badaczy z UW nanokryształów PbS/CdS uzyskanych przez naukowców z Bowling Green State University do wytworzenia serii nanomateriałów ciekłokrystalicznych. Podobnie jak w pracy opisywanej powyżej nanokryształy te spontanicznie samoorganizowały się w struktury uporządkowane o zmiennej geometrii. Interesującym aspektem tych badań była możliwość bardzo szybkiego przełączania ułożenia tysięcy nanocząstek (rząd wielkości szybciej niż wcześniej opisywane materiały), co przełożyło się na możliwość badania zależności właściwości optycznych tych materiałów od ich struktury. W trzeciej pracy, opublikowanej w ACS Nano, zespół badaczy z Uniwersytetu Warszawskiego opisał proces wytworzenia nanocząstek pokrytych odpowiednio zaprojektowanymi ligandami, które umożliwiły ich efektywne wymieszanie z ciekłym kryształem. Badania były prowadzone we współpracy z zespołem z Politechniki Warszawskiej, który udowodnił, że uzyskany materiał kompozytowy można wykorzystać do przygotowania jednowymiarowych, periodycznych struktur oraz wytłumaczył nieintuicyjny proces prowadzący do ich powstawania. Tego typu jednowymiarowe, periodyczne struktury znane z natury (nić pająka, bambus) nie były osiągalne w procesie samoorganizacji. Źródło: FNP