Soha nem látsz elhalványult pávat. A fényes, irizáló, zöld és kék tollak nem fehérítik a napfényben, vagy elszíneződnek az idő múlásával. Ennek oka az, hogy a szín mindegyikének szerkezete származik, nem pigment; maguk a tollak barnák, és az apró formájuk miatt a fény hullámhosszai zavarják egymást, és így előállítják a látott színeket.
A jelenséget évszázadok óta tanulmányozták, de az elmúlt évtizedben a tudósok megkezdték az ilyen típusú színezés ember alkotta szerkezetekbe építését, amiről példát mutat a Science Advances által ma közzétett cikk. A Xiaolong Zhu és a dán Műszaki Egyetem csapata olyan módszert fejlesztett ki, amely lézereket alkalmaz a germániumból nanoszerkezetek előállításához, amelyek az egyes színek hullámhosszait tükrözik, és felhasználhatók tartós színes képek készítésére.
"A legfontosabb az, hogy nagy felbontású lézernyomtatást végezzünk sok színben egy nagyon vékony germánium anyagú filmmel" - mondja Zhu.
Lézernyomtatásnak nevezi, bár a szerkezeti szín alapjaiban mikroszkopikus oszlopok sorozata található a felületen, nem pedig egy normál lézernyomtatónak. Ezen oszlopok mérete és alakja megfelel a látható fény hullámhosszának oly módon, hogy csak bizonyos hullámhosszok tudják kijutni az üregekből. Az ember alkotta anyagok között ez a hordozó fém vagy félvezető. Ebben az esetben Zhu és csapata germániumot helyezte a műanyag oszlopok fölé, és az elsőként épített félvezető ilyen szerkezeteit, amelyekbe nem keveredtek fém.
Ez különleges előnyt adott: A megfelelő frekvenciára hangolt nagy teljesítményű lézer szelektíven megolvaszthatja a germániumot. A kiindulási pont egy vékony germánium film, amelyet vékony, rugalmas, műanyag felületre húznak, mikroszkopikus kör alakú oszlopokkal felfelé nyúlva. Amikor a kutatók az oszlopokat a lézerrel megütik, egy körből gömbré olvadnak, amely megváltoztatja az anyag színét vörösről kékre. Mivel az oszlopok mindössze 100 nanométer szélességűek, a folyamat akár 100 000 dpi-t is elérhet, ami a hagyományos lézernyomtatók számára elméletileg lehetséges maximális felbontás körül van.
Sőt, még jobb, ha az olvadás mértéke szintén ellenőrizhető, vagyis egy félgömb vagy egy részleges gömb bármilyen színben képes megjeleníteni a látás spektrumán a két szélsőség között.
„Amit itt ténylegesen megoldanak, egy kulcsfontosságú mérnöki probléma, amelyet bizonyos alkalmazásoknál meg kell oldani a szerkezeti színben, és így el lehet készíteni egy rendszert, amelybe mintát írhat bele, mint különböző szerkezeti színeket a a minta ”- mondja Vinothan Manoharan, a harvardi fizikaprofesszor, akinek a laboratóriuma másképp tanulmányozza a szerkezeti szín előállítását a nanorészecskék öngyűjtése alapján.
Az ilyen nyomtatható szerkezeti színezés tartósságuk érdekében kívánatos. Mint a páva, nem fakulnak és nem fehérülnek.
"Ez hosszú ideig nem tűnik el" - mondja Zhu. „Ez az ilyen technológia előnye. A pigmentek tinta idővel elhalványulnak, főleg külső használatra. "
A lézer nyomtatott 127 000 pontot hüvelykben jeleníti meg a Mona Lisa képet. (Dán Műszaki Egyetem) Míg ehhez a módszerhez félvezető tetejére van szükség anyag (és nem különösebben olcsó anyag, bár a csapat azon dolgozik, hogy a germániumot a könnyebben elérhető szilikonra cserélje), Zhu szerint a félvezető réteg olyan vékony - 35 nanométer -, hogy rá kell nyomtatni. sok alkalmazás számára megvalósíthatóvá válik. Először megemlíti a biztonságot és az információ tárolását, mivel a színes felbontás és a nagy információs sűrűség alkalmas ezekre.
Lehet, hogy egy DVD biztonsági mintázattal jár, mondja. Vagy ha a kör alakú oszlopokat négyzet alakú dobozok helyettesítik, akkor a fény egy adott módon polarizálódik. Az információ tárolható, de csak a helyesen polarizált fényviszonyok alatt állítható elő. Ez vízjelekké vagy „tintává” alakulhat ki a hamis pénznemek védelme érdekében.
De ne keressen semmit a polcokon hamarosan. Zhu és csapata továbbra is trükkös, de fontos problémát próbál megoldani: hogyan lehet zöld fényt előállítani. A zöld a spektrum közepén van, vagyis szerkezeteket kell kifejleszteniük, amelyek elnyelik mind a kék, mind a vörös fényt. Jelenleg bonyolultabb nanoszerkezeteket fejlesztenek ennek érdekében - mondja Zhu.
"Néhány más problémát meg kell oldaniuk annak érdekében, hogy elérjék azokat az alkalmazásokat, amelyeket elérni akartak" - mondja Manoharan. „Ez egy nagy mező. Ebben a térben sok munka van. A szerkezeti színek széles skálája alkalmazható, és ez az oka annak, hogy ilyen sokféle technika van. Ennek az alkalmazásnak az a véleményem, hogy ez valóban jó a biztonsági tintákhoz. "
