Les rayons ultraviolets trouvent diverses applications dans le domaine médical et des soins de santé, à des fins telles que la désinfection, la stérilisation et la thérapie. Ils sont également utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs pour créer des microcircuits et des motifs. Un procédé de fabrication de métaux, développé par une équipe de chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), permet de contrôler les propriétés optiques de ces rayons UV. Cette innovation a suscité une attention considérable dans tous les secteurs, suscitant un intérêt pour les avancées potentielles.
Une équipe de recherche collaborative, comprenant le professeur Junsuk Rho du Département de génie mécanique et du Département de génie chimique et les doctorants Joohoon Kim et Yeseul Kim du Département de génie mécanique de POSTECH, ainsi que les professeurs Heon Lee et Wonjoong Kim du Département des matériaux. Sciences et Ingénierie de l'Université de Corée, a mis au point une technique pour la production en masse de lentilles métalliques de grande surface adaptées à une utilisation dans la région ultraviolette. Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans Les matériaux aujourd'huiune revue internationale dans le domaine des matériaux.
Les métalenses contrôlent les propriétés de la lumière grâce à des motifs ou des structures à l'échelle nanométrique sur les surfaces des lentilles. Avec la capacité de réduire l’épaisseur des lentilles conventionnelles d’un facteur 10 000, elles sont très prometteuses dans les dispositifs médicaux insérés dans le corps et les appareils portables. Des recherches actives en cours visent à parvenir à une production de masse et à une commercialisation de lentilles métalliques.
Cependant, la lumière ultraviolette pose des problèmes car elle est absorbée par la plupart des matériaux en raison de son niveau d’énergie élevé. La longueur d’onde plus courte de la lumière ultraviolette nécessite davantage de structures pour la même zone. De plus, contrairement à la lumière visible et infrarouge, la disponibilité limitée de matériaux transparents à la lumière ultraviolette complique la production de lentilles métalliques de grande surface. De plus, les contraintes technologiques des nanotraitements ont fait que la plupart des lentilles métalliques signalées pour la lumière ultraviolette sont inférieures à 500 μm (micromètres).
Dans le cadre de projets de recherche antérieurs, l'équipe a collaboré avec l'équipe du Dr Gyoseon Jeon de l'Institut de recherche en sciences et technologies industrielles (RIST) pour parvenir à une production de masse réussie de lentilles métalliques pour la lumière visible, comme publié dans Matériaux naturels, et pour la lumière infrarouge, comme indiqué récemment dans « Laser and Photonics Reviews ». Les chercheurs ont étendu leur procédé en incorporant un matériau d'oxyde de zirconium (ZrO2), transparent dans le domaine ultraviolet, permettant la production en série d'une métalense mesurant 1 centimètre (cm) sur une plaquette. En utilisant un processus de nano-impression qui grave le motif comme un tampon, l’équipe a réussi à produire rapidement et à moindre coût des lentilles métalliques 20 000 fois plus grandes que les lentilles conventionnelles.
Le professeur Junsuk Rho, qui a dirigé la recherche, a exprimé l'engagement de l'équipe en déclarant : « Il s'agit du premier exemple de mise en œuvre d'un métal doté de capacités exceptionnelles de modulation de la lumière sur une vaste zone dans la région ultraviolette. » Il a ajouté : « Nous nous engageons à améliorer continuellement la technologie pour des applications potentielles dans des secteurs industriels tels que les équipements d'inspection des semi-conducteurs grâce à des efforts de recherche supplémentaires. »
La recherche a été menée avec le soutien du projet d'impact N.EX.T de POSCO Holdings, du programme de recherche STEAM, du programme RLRC, du programme de développement de la technologie des nanomatériaux et du programme de découverte de matériaux futurs du ministère des Sciences et des TIC.
