홀로그래픽 메타표면 가스 센서 및 이를 포함하는 웨어러블 장치
Holographic metasurface gas sensors and wearable device including same
특허 요약
본 발명의 일 측면에 따르면, 복수 개의 나노 구조체가 제공되는 메타표면층; 상기 메타표면층의 일측에 제공되고, 접촉하는 특정 물질에 의해 배열이 변경될 수 있는 복수 개의 셀을 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은,상기 특정 물질의 접촉에 의해 복수 개의 상기 셀의 배열이 변경됨으로써 액정층을 투과하는 투과광의 편광상태를 변경시킬 수 있는 홀로그래픽 메타표면 가스 센서가 제공될 수 있다.
청구항
번호청구항
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제10 항에 있어서,상기 제1 이미지(I1)와 상기 제2 이미지(I2)는 서로 다른 홀로그램으로 생성되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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복수 개의 나노 구조체가 제공되는 메타표면층;상기 메타표면층의 일측에 제공되고, 접촉하는 특정 물질에 의해 배열이 변경될 수 있는 복수 개의 셀을 포함하는 액정층을 포함하고, 상기 액정층은,상기 특정 물질의 접촉에 의해 복수 개의 상기 셀의 배열이 변경됨으로써 액정층을 투과하는 투과광의 편광상태를 변경시킬 수 있는 홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

2

제1 항에 있어서,상기 액정층에 상기 특정 물질을 포함하지 않는 공기가 접촉하는 경우, 상기 메타표면층과 인접하는 상기 액정층의 셀은 일방향으로 정렬되고, 상기 공기와 접촉하는 상기 액정층의 셀은 상기 일방향과 다른 방향으로 정렬되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

3

제2 항에 있어서,상기 일방향으로 정렬된 셀은 폴리이미드 코팅층과 3° 내지 5° 각도를 이루고 배치되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

4

제2 항에 있어서,상기 다른 방향으로 정렬된 셀은 폴리이미드 코팅층과 수직인 각도를 이루며 배치되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

5

제2 항에 있어서,상기 공기와 접촉하는 상기 액정층의 셀로부터 메타표면층에 인접하는 상기 액정층의 셀로 근접함에 따라, 상기 셀과 폴리이미드 코팅층이 이루는 각도가 작아지는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,상기 액정층에 특정 물질이 확산되는 경우, 상기 액정층은, 4-시아노-4'-펜틸바이페닐이 등방성 상으로 변화된 등방성층; 및 특정 물질과 접촉하지 않은 4-시아노-4'-펜틸바이페닐을 갖는 이방성층을 포함하는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,상기 액정층에 특정 물질이 접촉하는 경우, 상기 특정 물질로 접촉하는 상기 셀을 포함하는 액정층의 적어도 일부는 등방성 상을 갖는 등방성층으로 변화되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

8

제7 항에 있어서,상기 등방성 상을 갖는 등방성층은 시간이 경과함에 따라 상기 메타표면층을 향해 확장되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

9

제8 항에 있어서,상기 셀은 4-시아노-4'-펜틸바이페닐로 제공되고, 이방성층에 포함된 4-시아노-4'-펜틸바이페닐은 상기 등방성층의 경계면에서 25°내지 30°의 각도를 갖는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

10

제1 항에 있어서,상기 액정층에 상기 특정 물질을 포함하지 않은 공기가 접촉하는 경우, 상기 액정층과 메타표면층을 투과하는 투과광에 의해 제1 이미지(I1)가 생성되고,상기 액정층에 특정 물질이 접촉하는 경우, 상기 액정층과 메타표면층을 투과하는 투과광에 의해 제2 이미지(I2)가 생성되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제11 항에 있어서,상기 제1 이미지(I1)로부터 상기 제2 이미지(I2)로의 변화는 휘발성 가스에 노출 후 1초 이내에 발생되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,상기 특정 물질은 휘발성 가스로 제공되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,상기 특정 물질은 아이소프로필 알코올(IPA)로 제공되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

15

제1 항에 있어서,상기 메타표면층은,상기 액정층과 접촉하는 폴리이미드 코팅층을 포함하는 기판층; 및 상기 기판층의 상측에 배치되는 복수 개의 나노 구조체를 포함하는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,복수 개의 나노 구조체는,제1 나노구조체그룹에 포함된 나노 구조체와,제2 나노구조체그룹에 포함된 나노 구조체를 포함하고,상기 제1 나노구조체그룹에 포함된 나노 구조체와 상기 제2 나노구조체그룹에 포함된 나노 구조체는 서로 직교하도록 배열되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

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제1 항에 있어서,상기 메타표면층의 기판층은 변형가능한 플렉시블 기판으로 제공되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

18

제1 항에 있어서,상기 나노 구조체는 수소화 비정질 실리콘으로 제공되는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

19

제1 항에 있어서,상기 메타표면층은,액정층과 마주보는 면에 셀을 일방향으로 정렬시키기 위한 폴리이미드 코팅층을 포함하는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

20

제1 항에 있어서,상기 나노 구조체는 이산화티타늄 나노입자를 포함하는홀로그래픽 메타표면 가스 센서.

21

사용자의 신체에 착용가능한 웨어러블 장치로서, 상기 웨어러블 장치의 일부에는 청구항 1에 기재된 홀로그래픽 메타표면 가스 센서가 부착된 웨어러블 장치.