Нас обильно окружают обычные цветовые фильтры на органических красителях и химикатах: они есть и в iPad, и в телевизорах. Между тем их легко могут повредить тепло и ультрафиолет. К тому же они стоят немалых денег. Поэтому Бэйбэй Цзэн (Beibei Zeng) и его коллеги по Лихайскому университету (США) обратились к разработке плазмонных цветовых фильтров, использующих поверхностные плазмоны — коллективные колебания электронов на поверхностях металл/диэлектрик.
Бэйбэй Цзэн с образцом нового плазмонного фильтра. (Здесь и ниже фото Christa Neu.)
Предшествующие попытки создания плазмонных цветофильтров упирались в большие потери: лишь 30% света против 80% у обычных фильтров. Обычно их делают на тонкой металлической плёнке, созданием дырок диаметром от 100 нм и меньше.
В опытном фильтре группы Г-на Цзэна всё несколько не так: его плёнка из серебра толщиной 30 нм, покрытая нанорешётками, использует не аддитивное, а вычитающее фильтрование цветов: чтобы создавать цвета, такой фильтр убирает часть цвета из видимого спектра, вычитая красный, синий или зелёный из потока, а не добавляет их для получение цветов смешиванием.
Такие плазмонные фильтры не только отличаются принципом работы, но и много тоньше предшественников, толщина которых достигала 200 нм, поэтому они весьма маталлоэкономны.
Столь малая толщина позволяет взаимодействовать электромагнитным колебаниям на верхней и нижней поверхностях плазмонного фильтра, отчего между ними появляется резонанс. Точно в соответствии с резонансным значением, определяемым размерами элементов нанорешётки, у фильтра есть окно наибольшего пропускания. А свет с другими параметрами он, напротив, блокирует.
Бэйбэй Цзэн (справа) и его коллега Йонгканг Гао.
Кроме высокой эффективности (через фильтр проходит 60—70% светового потока) и меньшей стоимости, чем у иных плазмонных фильтров и нынешних серийных, новые изделия позволяют работать с пикселами очень малых размеров, что весьма востребовано в новых поколениях телевизоров высокого разрешения и отдельных смартфонах.
