Imprimantele laser care „sculptează” imagini la scară minusculă ar putea face într-o zi fotografii color care nu se estompează în timp, așa cum face cerneala, potrivit unui nou studiu.
Cercetătorii de la Universitatea Tehnică din Danemarca au realizat o foaie de metal polimeric și semiconductor care reflectă culorile care nu se estompează niciodată, folosind structuri minuscule care difrag, absorb și reflectă lumina de diferite lungimi de undă. O acoperire din material nu ar avea nevoie niciodată de revopsire, iar imaginea rezultată și-ar păstra vibrația în timp, au spus oamenii de știință.
Acest proces de imprimare permite, de asemenea, oamenilor să aleagă culori mai specifice, deoarece lungimile de undă exacte pot fi selectate, ceea ce înseamnă că există mai puține ghiciri implicate în amestecarea pigmenților și compararea graficelor de culori, au spus cercetătorii. Aceeași tehnică ar putea fi aplicată pentru realizarea filigranelor sau chiar criptarea și stocarea datelor, au spus cercetătorii.
În această tehnică, imaginile sunt tipărite cu un laser, care este tras pe o foaie din plastic pe un strat și germaniu pe deasupra. Foi sunt realizate prin depunerea straturilor subțiri de polimer și germaniu nanometru în forme, cilindri mici și blocuri, niciunul nu măsoară peste 100 de nanometri. (Pentru comparație, un fir mediu de păr uman are aproximativ 100.000 nanometri lățime.)
"Generam o nano-amprentă", a declarat autorul principal al studiului Xiaolong Zhu, cercetător în nanotehnologie la Universitatea Tehnică din Danemarca.
În mod similar cu ceea ce face o imprimantă cu laser, laserul remodelează structurile minuscule prin topirea lor. Variația intensității laserului la scări minuscule topește diferit structurile, astfel încât acestea să adopte diferite geometrii.
Acesta este motivul pentru care rezoluția imaginii poate fi atât de fină, au spus cercetătorii. O imagine dintr-o imprimantă cu jet de cerneală sau o imprimantă laser constă de obicei din 300 până la 2.400 de puncte pe inch. Cercetătorii au spus că un pixel cu dimensiunea nanometrului este de mii de ori mai mic, ceea ce înseamnă o rezoluție de 100.000 de puncte pe inch. De fapt, întreaga colecție de pixeli seamănă cu un oraș miniat de zgârie-nori, cupole și turnuri.
Atunci când lumina albă lovește diferitele forme, aceasta poate reflecta, fi îndoită sau difractă, au spus cercetătorii. Deoarece formele sunt atât de mici, unele nu vor reflecta anumite lungimi de undă, în timp ce altele vor împrăștia sau vor răspândi lumina. Rezultatul este că o persoană vede o culoare, în funcție de modelul specific de forme, potrivit studiului.
Zhu a spus că aripi de fluture și pene de pasăre funcționează într-un mod similar. Structurile minuscule acoperă aripa fluturelui sau o pene de pasăre, împrăștind lumina în moduri specifice, făcând culorile pe care oamenii le văd. Cercetătorii au spus că aripioarele fluturelor transmit o parte din lumină, creând iridescență. Zhu și colegii săi au obținut mai mult decât atât - combinația de germaniu și polimer înseamnă că pot controla lungimile de undă ale luminii reflectate de la un anumit loc sau nu, deci nu produc efectul iridescent. Acestea înseamnă culori unice, vibrante, unde le doresc, au spus cercetătorii.
Având în vedere că culorile sunt încorporate în structura foilor, acestea nu vor estompa așa cum fac pigmenții atunci când sunt expuși la lumină, a spus studiul. Vopseaua obișnuită, de exemplu, se estompează când lumina soarelui o lovește, deoarece lumina ultravioletă descompune substanțele chimice care compun pigmentul. În plus, vopseaua sau cerneala se pot oxida sau elimina atunci când sunt expuși la solvenți, cum ar fi detergenții grei. (Pur și simplu scurgeți apa pe o imagine cu jet de cerneală și puteți urmări că cerneala devine diluată și rulată.) Pe capodoperele vechi există chiar și un fenomen numit „săpunuri metalice” bazat pe chimia complexă care apare pe măsură ce vopselele îmbătrânesc, potrivit Chemical & Engineering Știri.
Folosind tehnica lor, Zhu și colegii săi au făcut mici imagini cu Mona Lisa și un portret al fizicianului danez Niels Bohr, precum și o simplă fotografie a unei femei și a unui pod, fiecare având o lungime de aproximativ 1 centimetru (2,5 centimetri).
Pentru a produce în masă acest tip de imprimantă, cercetătorii ar trebui să reducă tehnologia laserului și ar putea avea nevoie de un material diferit pentru straturile de foi, au spus cercetătorii. Acest material ar trebui să aibă un indice de refracție ridicat, ceea ce înseamnă că îndoaie lumina mult și absoarbe lumina la lungimea de undă aleasă pentru laser, au adăugat ei. În experimentele lor, oamenii de știință au ales lumina verde pentru lungimea de undă și au experimentat cu siliciu pentru material, despre care Zhu a spus că nu absoarbe lumina verde la fel de eficient.
Chiar și germaniul este o posibilitate, pentru că nu este prea scump. "Câteva kilograme pot acoperi un teren de fotbal", a spus el, menționând că straturile de germaniu și polimer au doar 50 de nanometri grosime. Germanium, însă, nu este neapărat cea mai bună opțiune, deoarece nu produce culori verzi bine, a spus Zhu.
Noul studiu apare în numărul 3 mai al revistei Science Advances.
