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par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS

Un modulateur de lumière basé sur la biréfringence qui fonctionne dans la région de longueur d'onde < 350 nm joue un rôle essentiel dans la mise en forme du faisceau DUV, le stockage de données haute densité, le traitement micro-nano semi-conducteur et la photolithographie. En fait, une série de matériaux biréfringents DUV, comprenant des monocristaux de α-BBO, MgF2, Ca(BO2)2 et α-SnF2, ont ainsi été fabriqués et utilisés commercialement. Cependant, ces éléments biréfringents ont une biréfringence fixe, limitant leur capacité de modulation continue de la lumière.

Les cristaux liquides (LC) sont un autre type de matériaux biréfringents, dont la biréfringence est réglable via l'alignement moléculaire par des stimuli électriques ou magnétiques externes. Jusqu'à présent, les LC couramment utilisés sont principalement basés sur des molécules organiques ou des polymères, qui ne sont pas stables sous la lumière DUV en raison des effets de dégradation photochimique. Pendant ce temps, DUV peut également induire des radicaux libres dans certains groupes organiques et initier leur polymérisation, ce qui perturbe l'alignement et la biréfringence résultante de LC. Par conséquent, la LC organique ne peut pas moduler la lumière DUV.

Dans un nouvel article publié dans Light Science & Application, trois équipes de scientifiques, dirigées par le professeur Hui-Ming Cheng et le professeur associé Baofu Ding du Shenzhen Institute of Advanced Technology, CAS, le professeur Wei Cai du Xi'an Research Institute of High Technology, Le professeur Bilu Liu de l'Université de Tsinghua, en Chine, a synthétisé de manière coopérative le titanate inorganique dopé au cobalt (CTO) bidimensionnel (2D) en utilisant une méthode chimique humide. Le LC 2D a une grande anisotropie magnétique et optique ainsi qu'une transmission élevée de> 70% dans la longueur d'onde de 300 ~ 350 nm, ce qui permet la modulation DUV transmise de manière magnétique et portable (Fig. 1).

La figure 2 résume les performances souhaitées du modulateur DUV basé sur 2D CTO LC, comme en témoignent sa bonne réversibilité, sa réponse rapide au niveau de la milliseconde, son excellente durabilité et sa stabilité DUV.

L'effet magnéto-biréfringence de 2D CTO LC le rend applicable dans la préparation d'hydrogel optique biréfringent flexible DUV. En ajoutant une petite quantité de monomère et de photo-initiateur dans une suspension CTO 2D, un hydrogel biréfringent DUV a été préparé par durcissement UV lors de l'exercice d'un champ magnétique.

Une fois l'hydrogélification terminée, les nanofeuilles CTO 2D alignées magnétiquement peuvent être fixées à l'intérieur de l'hydrogel et tous leurs axes longs sont parallèles, même après suppression du champ magnétique. L'hydrogel CTO peut servir de cristal mécano-optique transparent, à travers lequel la lumière DUV peut être modulée in situ sans modification de direction de manière mécanique (Fig. 3). L'hydrogel 2D à base de CTO est le premier élément accordable par biréfringence qui peut régler en continu la lumière DUV de manière mécanique.

Ce travail peut étendre l'optique accordable par biréfringence qui est actuellement utilisée dans les régions visibles et infrarouges à la région DUV, qui est importante pour le stockage de données à haute densité, le traitement micro-nano semi-conducteur et la photolithographie.

Plus d'information: Youan Xu et al, Hydrogel ultraviolet profond à base de titanate dopé au cobalt 2D, Light: Science & Applications (2023). DOI : 10.1038/s41377-022-00991-6

Informations sur la revue :Lumière : science et applications

Fourni par Light Publishing Center, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics And Physics, CAS