Mặc dù không phải lúc nào chúng ta cũng nhận ra, nhưng bộ tách sóng quang đóng góp rất nhiều cho sự tiện lợi của cuộc sống hiện đại. Còn được gọi là cảm biến quang, bộ tách sóng quang chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành tín hiệu điện để hoàn thành các tác vụ như mở cửa trượt tự động hay tự động điều chỉnh độ sáng màn hình điện thoại di động trong các điều kiện ánh sáng khác nhau.

Trong một bài báo mới được xuất bản trong tập san ACS Nano, một nhóm các nhà nghiên cứu của Penn State đang tìm cách nâng cao hơn nữa việc sử dụng bộ tách sóng quang bằng cách tích hợp công nghệ với kính Gorilla chịu lực, loại vật liệu được sử dụng cho màn hình điện thoại thông minh do Corning Incorporated sản xuất.

Việc tích hợp bộ tách sóng quang với kính Gorilla sẽ có thể mở đường cho sự phát triển thương mại của "kính thông minh", hoặc loại kính được trang bị các đặc tính cảm biến tự động. Theo các nhà nghiên cứu, kính thông minh có thể ứng dụng từ quá trình thu nhận hình ảnh cho đến chế tạo robot tiên tiến.

Điều tra viên chính Saptarshi Das, trợ lý giáo sư khoa học kỹ thuật và cơ học (ESM) cho biết: “Có hai vấn đề cần giải quyết trong quá trình sản xuất và chia tỷ lệ bộ tách sóng quang trên thủy tinh. Nó phải được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ tương đối thấp, vì thủy tinh sẽ bị tan chảy ở nhiệt độ cao, và phải đảm bảo bộ tách sóng quang có thể hoạt động trên thủy tinh với mức năng lượng tối thiểu."

Để vượt qua thử thách đầu tiên, Das cùng với nghiên cứu sinh ESM Joseph R. Nasr đã xác định rằng hợp chất hóa học molypden disulfide là vật liệu tốt nhất để sử dụng làm lớp phủ trên kính.

Sau đó, Joshua Robinson, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu (MatSE) và nghiên cứu sinh Nicholas Simonson của MatSE đã sử dụng một lò phản ứng hóa học ở 600 độ C - nhiệt độ đủ thấp để không làm phân hủy kính Gorilla – mà để đồng nhất hợp chất và thủy tinh với nhau. Bước tiếp theo là biến thủy tinh và lớp phủ thành một bộ tách sóng quang bằng cách tạo khuôn mẫu bằng công cụ in thạch bản chùm điện tử thông thường.

Nasr cho biết: “Sau đó, chúng tôi đã thử nghiệm kính bằng cách sử dụng ánh sáng LED màu xanh lá cây bắt chước một nguồn chiếu sáng tự nhiên hơn không giống như ánh sáng laser thường được sử dụng trong nghiên cứu quang điện tử”.

Cấu trúc phần than siêu mỏng của bộ tách sóng quang molypden disulfide cho phép việc kiểm soát tĩnh điện tốt hơn và đảm bảo có thể hoạt động với công suất thấp - một yếu tố cần thiết đối với công nghệ kính thông minh trong tương lai.

Das nói: “Các bộ tách sóng quang cần phải hoạt động ở những vị trí hạn chế về tài nguyên hoặc những vị trí không thể tiếp cận được mà về bản chất chúng không có quyền tiến gần vào các nguồn điện không bị hạn chế. Do đó, chúng cần phải dựa vào việc dự trữ trước năng lượng của chính mình dưới dạng năng lượng gió hoặc năng lượng mặt trời."

Theo các nhà nghiên cứu, nếu được phát triển về mặt thương mại, kính thông minh có thể mang đến những tiến bộ công nghệ trong các lĩnh vực công nghiệp bao gồm sản xuất, cơ sở hạ tầng dân dụng, năng lượng, chăm sóc sức khỏe, giao thông và hàng không vũ trụ. Công nghệ này có thể được ứng dụng trong hình ảnh y sinh, giám sát an ninh, cảm biến môi trường, giao tiếp quang học, tầm nhìn ban đêm, phát hiện chuyển động và hệ thống tránh va chạm cho các phương tiện tự động và robot.
 
Robinson cho biết: “Kính thông minh trên kính chắn gió ô tô có thể thích ứng với đèn pha chiếu khi lái xe vào ban đêm bằng cách tự động thay đổi độ mờ của nó bằng cách sử dụng chính công nghệ này. Và các loại máy bay Boeing 757 mới có thể sử dụng loại kính này trên cửa sổ cho phi công và hành khách tự động làm mờ ánh sáng mặt trời."

Link:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201104114734.htm