„Nanosilver“ pagerina skaidrius ekranus

Paprasta danga padaro įprastą stiklą didelio kontrasto ekranu, rodomu aukštyn

Mėlynas MIT logotipas buvo išprojektuotas ant padengto stiklo, ten beveik neliko šviesos. Trys puodeliai yra už ekrano, tačiau lengvai pastebimi. © Chia Wei Hsu, Bo Zhen / MIT
skaityti garsiai

Nesvarbu, ar tai ekranas su galvute, ar akiniai: skaidrių ekranų populiarėja. Dabar JAV tyrėjai rado paprastą sprendimą, kuris padidina tokių ekranų kontrastingumą: Jie padengia įprastą stiklą nanosidabro turinčiu polimeru. Tai atspindi tik tam tikro bangos ilgio šviesą ir leidžia visa kita. Rezultatas: aštri, ryški projekcija ir dar aiškus vaizdas, teigia žurnale „Nature Communications“ dirbantys tyrėjai.

Skaidrių ekranų ar projekcinių ekranų naudojimo pranašumas yra akivaizdus: „Turėdami skaidrius ekranus, navigacijos duomenis galima lengvai projektuoti ant automobilio priekinio stiklo ar lėktuvo kabinos“, - aiškina Chia Wei Hsu iš Kembridžo Masačusetso technologijos instituto ir jo kolegos. Įprasti langų stiklai ir netgi akinių lęšiai tampa projekcijos ekranu dirbant ar žaidžiant žaidimus.

Kaip teigia tyrėjai, iš esmės yra dvi nuotraukos gavimo ant tokių skaidrių paviršių galimybės: organinius šviesos diodus galima derinti su permatoma elektronika, tačiau tai vis dar yra tyrimo stadijoje, o tokių ekranų dydis yra ribotas. Viena iš priežasčių, kodėl iki šiol vyravo antrasis variantas, yra tai, kad vaizdas tiesiog projektuojamas ant stiklo. Tačiau tai taip pat turi trūkumų, nes vaizdas dažnai būna gana žemo kontrasto ir blogai atpažįstamas iš įstrižų kampų.

Nano formato optiniai pagalbininkai

Hsu ir jo kolegos ieškojo sprendimo, kaip optimizuoti skaidrius vaizduojamų vaizdų vaizdus. Jie rado tai, ko ieškojo, nanodalelių srityje. Kadangi daugelis šių mažų dalelių turi ypač siaurą optinio rezonanso diapazoną, jos skleidžia šviesą tik tam tikru bangos ilgiu arba labai siauru bangos diapazonu ir palieka likutinę šviesą beveik nepakitusią.

Padengtas ekranas beveik visiškai atmeta mėlyną tam tikro bangos ilgio šviesą, tačiau leidžia pro baltąją šviesą praeiti. © Chia Wei Hsu, Bo Zhenas

Teoriškai, tyrėjų teigimu, būtų galima stiklą padengti danga, kurioje yra tokių nanodalelių. Jei tada būtų vaizduojamas vaizdas arba tekstas, kurio bangos ilgis tiksliai atspindėtų šias daleles, tuomet turėtų būti pasiektas daug geresnis kontrastas nei naudojant labiau išsklaidančias medžiagas, tokias kaip stiklas. displėjus

Nanosidabras plonesniame plastiko sluoksnyje

Tyrėjai jau atliko praktinį savo teorijos testą: į vandenį jie įvedė maždaug 62 nanometrų skersmens sidabro daleles, kurių rezultatas buvo 0, 01 miligramo litre nanosidabro. Šis tirpalas buvo sumaišytas su polivinilo alkoholiu, parduodamu permatomu polimeru. Taigi dangos kompozicija jau buvo išsami. Tada tyrėjai išpylė šį skystį ant standartinės stiklinės plokštelės ir leido išdžiūti kambario temperatūroje po garų gaubtu.

"Po maždaug 40 valandų mišinys sukietėja ir susidaro permatomas polimero sluoksnis, kurio storis yra maždaug 0, 5 milimetro", - praneša mokslininkai. „Ši permatoma plona plėvelė yra tikrasis mūsų ekranas.“ Mažos nanosidabro dalelės pasirinktinai atspindi 458 nanometrų ilgio šviesą, kuri atitinka mėlyną šviesą. Kai tyrėjai projektavo vaizdus ir raštus ant dengtos stiklo plokštės su mėlyna lazerio šviesa, jie ekrane buvo aiškiai matomi net iš įstrižainių.

Kaip Hsu ir jo kolegos teigia, vaizdas buvo dar stipresnis nei palyginimo projekcija ant balto popieriaus. Tuo pačiu metu likusi ekrano dalis buvo pakankamai skaidri, kad galėtų ją pamatyti. „Jei, atvirkščiai, mes tą patį vaizdą projicuotume ant normalaus stiklo, vargu ar galėtume jį atpažinti iš pasklidusios šviesos“, - sako mokslininkai.

Spalvinga, lanksti ir lengvai pagaminta

Pasak tyrėjų, tai rodo, kad tokios nanodalelių dangos labai gerai tinka skaidriems ekranams. Nors prototipas galėjo parodyti tik vienspalvius mėlynos spalvos turinius. Bet jei sujungsite trijų skirtingų rūšių nanodaleles, projekciją taip pat galima optimizuoti spalvotiems vaizdams, aiškina mokslininkai. Pvz., Norint gauti tris pagrindines ekrano spalvas: raudoną, mėlyną ir žalią, gali būti naudojamos silicio dalelės su skirtingo storio sidabru.

Jei atsisako stiklo ir naudoja tik šiek tiek storesnę polimerinę plėvelę, tokiu būdu galima pagaminti net lanksčius ir suvyniotus ekranus. Ateityje tokios nanodalelių dangos galėtų būti naudojamos, pavyzdžiui, ant automobilių priekinių stiklų arba orlaivių pilotų stiklams. Tada pakaktų nedidelio lazerinio projektoriaus prietaisų skydelyje, jei norite gauti daug trumpesnius, nei anksčiau, pristatymus.

Ir ši technologija turi dar vieną lemiamą pranašumą: ji yra labai ekonomiška, pabrėžia Hsu ir jo kolegos. Kadangi polimeras nekainuoja daug, o eksperimente reikėjo tik septynių nanogramų sidabro dalelių kvadratiniame centimetre. („Nature Communications“, 2014 m., Doi: 10.1038 / ncomms4152)

(„Gamta“ / MIT, 2014.01.22 - NPO)