Araştırmacılar, bükülmüş, bükülmüş veya gerilmiş olsa bile yüzey plazmon polaritonlarının verimli, kararlı sinyal iletimini sürdüren gerilebilir dalga kılavuzları tasarladılar ve gösterdiler. Bu plazmonik dalga kılavuzları, gelişmiş algılama, iletişim ve sağlık izleme işlevlerini günlük giyilebilir malzemelere sorunsuz bir şekilde gömmeyi mümkün kılabilir.
Plazmonik dalga kılavuzları, ışığı metal bir yüzey üzerindeki elektronlarla birleştirerek yönlendiren küçük yapılardır. Yeni esnek dalga kılavuzları, geleneksel kızılötesi veya görünür ışıktan daha uzun dalga boyları – bu durumda Radio frekansları – ile oluşan parodi yüzeyi plazmon polaritonları olarak bilinen şeyi iletir.
Araştırma ekibi lideri Zuojia Wang, Zhejiang Üniversitesi’nden araştırma ekibi lideri Zuojia Wang, “Çalışmalarımız hala araştırma aşamasında olmasına rağmen, gelişmiş elektromanyetik teknolojileri yumuşak, gerilebilir malzemelerle birleştirmenin heyecan verici olasılığını vurguluyor.” Dedi. “Bu bizi gelişmiş sağlık ve bağlantının giydiğimiz şeye entegre edildiği bir geleceğe yaklaştırıyor.”
Dergide Optik Malzemeler Expressaraştırmacılar elastik parodi yüzeyi plazmonik dalga kılavuzlarını tarif eder, bu da gerildikten sonra orijinal boyutlarını ve şekillerini tamamen kurtarırlar. Deneysel olarak, dalga kılavuzlarının, gerildiğinde veya büküldüğünde bile yüksek verimlilik ve güçlü elektromanyetik enerji hapsedilmesiyle stabil sinyal iletimi sağladığını gösterirler.
Wang, “Gerilebilir plazmonik dalga kılavuzları, bir gün hayati belirtileri izleyen, kablosuz iletişimi destekleyen veya göze çarpmayan sağlık izlemesini sağlayan giyilebilir ve tekstil tabanlı cihazlara entegre edilebilir.” Dedi. “Bu teknoloji sonunda sürekli tıbbi izleme için akıllı giysiler, acil durumlar için yumuşak iletişim cihazları veya insanları makinelere ve robotlara bağlayan esnek arayüzler gibi daha rahat, güvenilir ve vücut uyumlu elektroniklere katkıda bulunabilir.”
Bükülebilir dalga kılavuzları
Kızılötesi ve görünür meslektaşlarıyla karşılaştırıldığında, parodi yüzeyi plazmonlarının elektroniklerle entegre edilmesi daha kolaydır, daha küçük cihazlar sağlayabilir ve plastik ve giysiler gibi malzemeleri daha iyi nüfuz edebilir. Bu onları tekstil tabanlı algılama için cazip hale getirmiş olsa da, bu plazmonları üretebilen ve kontrol edebilen gerilebilir iletken malzemeler oluşturmak zor olmuştur.
Bu sınırlamanın üstesinden gelmek için araştırmacılar, esnek dalga kılavuzları oluşturmak için termoplastik poliüretana hel bir şekilde deforme olabilen metalik telleri saran yeni bir tasarım geliştirdiler. Bu yaklaşım, kumaş ve cilt ile hem elastik iyileşme hem de mükemmel uyumluluk sağlar. Tasarım ayrıca, uzunlamasına germe sırasında yanal suşu azaltarak diğer gerilebilir substratlara kıyasla mekanik stabiliteyi geliştirir.
Wang, “Çalışmamız, plazmonik dalga kılavuzlarının güçlü elektromanyetik performansı korurken doğal gerilebilirlik ile tasarlanabileceğini gösteriyor.” Dedi. “Temel plazmoniklerin ötesinde, bu yaklaşım uyarlanabilir kablosuz iletişim, vücut uyumlu sensörler ve biyolojik dokular veya dinamik yüzeylerle sorunsuz bir şekilde arayüz oluşturan konformal cihazlar sağlayabilir.”
Gerilen sinyaller
Plazmonik dalga kılavuzlarını deneysel olarak doğrulamak için, araştırmacılar prototipleri üretti ve özel test ekipmanlarına bağlanırken elektrik alan dağılımlarını ölçtüler.
Deneyler, dalga kılavuzlarının genişliği değiştirmeden% 50’ye kadar uzatabileceğini (sıfır Poisson oranı) ve bu sinyal iletiminin gerildiğinde% 10’dan fazla değiştiğini göstermiştir. Dalga kılavuzları ayrıca bükülmüş veya bükülmüş olsa bile verimli bir şekilde iletmeye devam etti.
Araştırmacılar şimdi bu dalga kılavuzlarını insan kalp atışlarını tespit etmek için elektromanyetik metafabrik kullanan bir göğüs kayış prototipine entegre ediyorlar. Ayrıca, akıllı tekstil sistemlerinin mekanik performansını geliştirmek için mikroknotlar ve sarmal mikrodalgalar gibi daha ince mikro yapıları içeren gelişmiş tekstil tekniklerini keşfetmeyi planlıyorlar.
