Окрас редких бабочек помог физикам создать умную ловушку для света
Ученые ИТМО придумали, как с помощью лазера «раскрашивать» в разные цвета пленки перовскита — перспективного полупроводникового материала для солнечных батарей. «Наноузоры» позволяют управлять светом на поверхности элемента, что открывает путь к созданию новых, более эффективных светодиодов и солнечных батарей.
Разработка основана на природном механизме формирования окраса бабочек с переливающимися крыльями (например, рода Morpho). Они фактически лишены пигмента: переливы возникают благодаря микроскопическим чешуйкам с бороздками, которые преломляют и усиливают свет. Ученые ИТМО повторили этот эффект, нанеся лазером на поверхность коричневой перовскитной пленки аналогичные наноузоры.
Этот метод отличается от стандартного подхода к обработке перовскита с травлением ионным пучком, который существенно повреждает материал. Вместо обработки хрупкого перовскита короткие лазерные импульсы создают нанорельеф из ямок и выступов на подложке из диоксида титана, оставляя сам полупроводник нетронутым.
Лазерное наноструктурирование позволяет не только придавать пленке любой цвет, но и управлять свойствами свечения — например, поляризацией и направлением. Рисунок на поверхности определяет, в какую сторону будет преимущественно излучаться свет. Это означает, что просто поворачивая пленку, можно делать свечение ярче или тусклее, не меняя сам материал.
Перовскитные солнечные элементы — не теоретическая концепция, а реально существующая и активно изучаемая технология, уже показывающая хорошую эффективность в лабораториях. Но ее широкое коммерческое применение пока сдерживается вопросами долговечности и масштабирования производства. Лазерное наноструктурирование — важный шаг на пути к решению этих проблем.
