Les scientifiques ont mis au level un moyen de fabriquer une structure complexe, que l’on ne trouvait auparavant que dans la mother nature, pour ouvrir de nouvelles voies de manipulation et de contrôle de la lumière.
La construction, qui se produit naturellement dans les écailles des ailes de certaines espèces de papillons, peut fonctionner comme un cristal photonique, selon une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Birmingham. Il peut être utilisé pour contrôler la lumière dans la gamme seen du spectre, pour des applications de lasers, de capteurs, mais aussi des dispositifs de récupération d’énergie solaire.
Leur étude informatique, publiée dans Highly developed Products, démontre que la composition gyroïde complexe peut être car-assemblée à partir de particules colloïdales de conception dans la gamme des centaines de nanomètres.
Le gyroïde est généralement connu comme une surface area courbe, qui divise l’espace en deux canaux entrelacés. Chacun de ces canaux peut avoir une représentation en réseau de sommets liés avec une connectivité triple et des tire-bouchons à travers l’espace dans une path particulière, à droite ou à gauche. Cette torsion rend chaque réseau chiral – les visuals miroir ne peuvent pas être superposées, comme les mains gauche et droite. Ceci est important car or truck la chiralité confère des propriétés optiques supplémentaires à un cristal photonique.
La chiralité est cependant perdue lorsque les deux réseaux de sensibilité opposée sont réunis sous la forme de la structure à double gyroïde. Cela se produit dans certains systèmes synthétiques.
Dans ce travail, l’équipe de chercheurs présente d’abord une framework gyroïde à réseau special construite à partir de sphères colloïdales comme cible d’auto-assemblage – la manière naturelle de construire des architectures – avant d’établir les principes de conception pour fabriquer cette framework cristalline chirale dans des simulations informatiques..
Le Dr Angela Demetriadou, co-auteur de l’École de physique et d’astronomie, a déclaré : “Il s’agit d’une manière nouvelle et passionnante de fabriquer des supports nanophotoniques dotés de propriétés chiro-optiques exceptionnelles et personnalisées, avec un contrôle immense sur leurs propriétés.”
Jusqu’à présent, l’accent mis sur les cristaux photoniques colloïdaux vehicle-assemblés s’est principalement concentré sur les structures en diamant. L’auto-assemblage du diamant colloïdal présente un particular nombre de défis, notamment l’exigence de sélectionner la forme cubique plutôt que sa contrepartie hexagonale pour leurs apps pratiques en tant que cristaux photoniques dans les dispositifs optiques.
La nouvelle approche établie dans ce travail implique des sphères inégales, qui ont une area décorée par un concepteur pour coder les informations de la composition cible – le gyroïde colloïdal distinctive. Les events décorées de la area sont collantes pour rassembler les particules pour former la construction du réseau. De as well as, les travaux montrent que le gyroïde colloïdal exclusive possède également des propriétés optiques intrigantes en raison de sa chiralité, qui fait défaut dans une composition en diamant.
Le Dr Dwaipayan Chakrabarti, l’auteur correspondant de l’École de chimie de l’Université de Birmingham, a déclaré : “À notre connaissance, il s’agit du premier rapport d’auto-assemblage immediate de structures gyroïdes colloïdales uniques à partir de blocs de building de concepteurs. Nous espérons que notre nouvelle approche stimulera de nouvelles recherches dans le domaine de l’auto-assemblage colloïdal, en particulier des initiatives expérimentaux pour tirer parti de ce développement passionnant.”
Cette excitation est reprise par le professeur Stefano Sacanna, professeur à l’Université de New York avec une skills de pointe dans la synthèse de colloïdes et l’auto-assemblage de nouveaux matériaux, qui n’est pas impliqué dans cette étude. Il a déclaré : “Avec leur travail, Chakrabarti et ses collègues attirent l’attention de la communauté de l’auto-assemblage colloïdal sur une nouvelle cible passionnante. En utilisant uniquement des sphères avec une conception inégale intelligente, leurs itinéraires ascendants vers les constructions gyroïdes colloïdales ouvrent la voie. voie vers une nouvelle génération de cristaux photoniques expérimentalement réalisables. »