韩国科学家在智能光子学领域取得新进展

在快速发展的光子学领域，韩国取得了一项新进展，重新定义了结构色彩操作的可能性。科学家们开发出了一种能够全向调节波长的开创性技术，有望彻底改变无数可调光子应用。

结构色是光与纳米周期结构相互作用的产物，由于其鲜艳的色调和潜在的可调性，长期以来一直吸引着研究人员。然而，传统方法存在严重的技术局限性，主要是根据改变周期性光子结构的触发方法，只能朝一个方向进行波长调谐，即只能朝较短的波长（蓝移）方向调谐。这种限制一直是一个重大瓶颈，扼杀了更先进、功能更强的光子设备领域的创新。

在发表于《光： 科学与应用》（Light: Science & Applications）上发表的一篇新论文中，由韩国浦项科技大学（POSTECH）的 Su Seok Choi 教授及其合作者（Seungmin Nam、Wontae Jung、Jun Hyuk Shin）领导的科学家团队开发出了一种用于手性光子弹性体结构颜色的全向颜色波长调节方法。

图片:omnidirectional-color.jpg

该创新技术是一种实现全向波长控制的方法，能以出色的精度和宽带调谐范围调谐到更长和更短的波长。这项技术的核心在于结合介电弹性体致动器（DEA）对可拉伸和可重构手性液晶弹性体（CLCE）进行战略性操纵。

通过对这些材料的扩张和收缩应变进行专业控制，研究人员实现了同时、多方向的结构色彩调整，并在波长控制方面具有高度灵活性。

这种前所未有的控制水平为光子应用开辟了新天地，从可调伪装和光学传感到电子皮肤的开发，不一而足。在宽光谱范围内按需微调波长的能力不仅提高了光子系统设计的自由度，还预示着一个高功能、多功能光子器件的新时代的到来。

传统的可重构光子器件主要依赖于单向波长调节，这虽然有用，但却限制了应用范围。随着全向调谐方法的出现，器件现在可以根据更广泛的光学要求进行动态调整，使其在实际应用中更具适应性和有效性。

此外，该技术还充分利用了 CLCE 的固有优势，如光学质量高、易于制造和可扩展性，同时克服了以往与波长调谐相关的限制。采用多模态电活性 DEAs 变形的新方法可实现 CLCE 的间距扩大和间距缩短变形，并实现向更长和更短波长的结构颜色偏移。

这一创新不仅标志着光子技术的重大进步，也凸显了跨学科研究在克服长期挑战方面的潜力。

相关链接：https://phys.org/news/2024-05-omnidirectional-wavelength-tuning-method-possibilities.html

论文链接：https://dx.doi.org/10.1038/s41377-024-01470-w