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变色合金实现新型显示屏  

2014-07-17 16:54:58|  分类: 每日科学新闻 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文来自“科学美国人”中文版《环球科学》http://www.huanqiukexue.com/html/newcy/newcl/2014/0717/24626.html

近日,一种可以新型的变色合金问世:仅几纳米薄的合金片,只要轻轻一按开关,就可以变换出多种颜色。这种合金片为可穿戴设备(比如谷歌眼镜和智能隐形眼镜)的彩色显示屏设计提供了新的思路。

  


柔软的合金(图片来源: Isis Innovation)
 
这是一种锗锑碲合金(GST),在激光束或电流的作用下,GST可以在无序的非晶相和有序的晶相之间发生转变。
 
对这种材料所进行的探索源于新式内存芯片的开发研究,而现在它已被应用于记录设备。比如,用激光照射以该合金包裹的DVD时,材料在两相变换时记录下了二进制的0和1,通过显示器记录的两相的变化便可读取数据。
 
牛津大学的Harish Bhaskaran和PeimanHosseini研究了这种材料的独特光学特性,其中部分性质只有在薄膜状的该材料中才会呈现出来。
 
“我们开始思考能否利用GST制作一些黑白显示屏,类似于曾经的电子墨水显示屏那样。”Bhaskaran说,“但随后我们便发现,GST实际上可以制作出彩色显示屏。”
 
合金“三明治”  
研究者将7纳米厚的该合金薄层放在透明的氧化铟锡导电层中间,制成合金“三明治”。研究发现,不同厚度的合金“三明治”会呈现不同的颜色。而且,随着材料发生相变,合金颜色也会变化。
 
实验观察到,70纳米的合金随着相的变化会从天蓝色变到深蓝色,而180纳米的合金则会从亮粉红变到落日橙。他们说:将它与合适的纳米合金层结合起来,便可制作出超薄的柔性彩色显示屏。
 
GST和氧化铟锡都可以直接附着在玻璃表面,如汽车的挡风玻璃和飞机的平视显示器等。而现在广泛使用的透明有机发光二极管必须用昂贵的金属材料包裹以防氧化。相比而言,GST和氧化铟锡有着很大的优势。
 
IBM实验室的HarisPozidis致力于相变内存芯片的研究,他认为这是一项令人兴奋的工作。他说:“它有很大的发展潜力,可以制造新型显示屏。”但他补充道:尽管如此,仍然存在一些技术难题需要我们去克服。
 
显示屏模型
彩色显示屏通常用红色、蓝色和绿色三种颜色的混合生成各种颜色。而GST“三明治”也需要堆积起来实现同样的效果,由此引发的问题是如何将电流引入堆积层中间。
 
现在GST还有一个很麻烦的问题,它无法做到芯片中所有材料同时发生相变,因此屏幕上会有一些奇怪的颜色块。
 
Pozidis说:“让整个屏幕的所有像素点的GST同时发生相变,是个极大的挑战。但这也是从实验室到实际制造所必须克服的困难。”
 
接下来的工作是搭建一个显示屏模型,从而去研究该合金的应用潜力。Bhaskaran说:“我们已经得到了牛津大学的种子基金的支持,关键就看能否制作出显示屏原型了。”(撰文:保罗?马克斯(Paul Marks)翻译王瑞蕊 审校:朱国毅)
 
原文链接:
http://www.newscientist.com/article/dn25868-colourchanging-metal-to-yield-thin-flexible-displays.html#.U8SJIY3s6k-
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