Нанорешетки улучшили прозрачность материала для «умных» окон

Ученые из Института автоматики и процессов управления ДВО РАН (Владивосток), Дальневосточного федерального университета (Владивосток) и Харбинского политехнического университета (Китай) предложили нанести на поверхность диоксида ванадия невидимые невооруженным глазом решетки. Они представляют собой чередующиеся «гребни» и «впадины», расстояние между которыми составляет примерно 100 нанометров — примерно в 30 раз меньше среднего размера бактериальной клетки.

Авторы обработали материал сверхкороткими лазерными импульсами, которые, взаимодействуя с оксидом ванадия, создали на его поверхности упорядоченные наноструктуры в виде гребней и впадин. Исследователи подчеркивают, что параметры такого «рисунка», например, частоту и глубину полос, формирующих решетку, можно менять, настраивая мощность, поляризацию и частоту лазерных импульсов.

Исследование полученных образцов показало, что лазерная обработка существенно повысила прозрачность материала в видимой области спектра. При температуре 30°С материал пропускал 82% лучей. При этом кристаллическая структура соединения не нарушилась, и оно сохранило термохромизм, то есть способность менять прозрачность при изменении температуры. Так, при нагревании до 100°С прозрачность материала падала, при этом сильнее всего — примерно на 70% — в ближнем инфракрасном диапазоне, который обеспечивает нагрев предметов. Благодаря этому окна из обработанного лазером диоксида ванадия позволят избежать излишнего нагрева помещений, в которых они будут установлены.

Более того, после лазерной обработки прозрачность материала стала сильно зависеть и от поляризации света. Поляризация показывает, как ориентирован в пространстве электрический вектор световой волны. Так, например, в случае солнечного света эти векторы разнонаправлены, и свет называют неполяризованным. Когда часть волн с разнонаправленными векторами «отсекают», например, с помощью поляризационных линз, свет становится поляризованным. Меняя поляризацию падающего света, исследователям удалось изменять прозрачность материала на 50%.