Nikoli ne vidite bledega pava. Svetlo, prelivajoče se zeleno in modro perje se na soncu ne obarva in ne obarva. To je zato, ker barva izvira iz strukture, ne iz pigmenta; sama perja so rjava in drobne oblike na njih povzročajo, da se svetlobne valovne dolžine medsebojno motijo, kar ustvarja barve, ki jih vidite.
Pojav so preučevali že sto let, toda znanstveniki so v zadnjem desetletju ali tako začeli vgrajevati to vrsto kolorizacije v umetne strukture, nazorno prikazuje dokument, ki je danes objavljen v Science Advances . Xiaolong Zhu in ekipa z Danske tehnološke univerze sta razvila metodo, ki uporablja laserje za izdelavo nanostruktur iz germanija, ki odražajo valovne dolžine določenih barv, in jih je mogoče uporabiti za konstruiranje trajnih barvnih slik.
"Najpomembnejše je, da lasersko tiskamo veliko barv z zelo tanko folijo iz germanijevega materiala, " pravi Zhu.
Pravi, da je laserski tisk, čeprav osnove strukturne barve vključujejo niz mikroskopskih stebrov na površini in ne tisto, kar mislimo kot običajen laserski tiskalnik. Velikost in oblika teh stebrov ustrezata valovni dolžini vidne svetlobe tako, da lahko skozi korita pobegnejo le določene valovne dolžine. Med umetnimi materiali je ta podlaga kovina ali polprevodnik. V tem primeru sta Zhu in njegova ekipa položila germanij nad plastične stebre, tako da so prvi zgradili takšne strukture polprevodnika, v katerem ni kovine, ki je bila vmešana.
To je dalo posebno prednost: Z močnim laserjem, nastavljenim na pravo frekvenco, lahko selektivno stopimo germanij. Izhodišče je tanek film germanija, raztegnjen nad tanko, prožno, plastično površino, z mikroskopskimi krožnimi stebri, ki segajo navzgor. Ko raziskovalci z laserjem udarijo v stebre, se iz kroga stopijo v kroglo, kar spremeni barvo, da se material zdi iz rdeče v modro. Ker so stebri široki le 100 nanometrov, lahko postopek zagotovi do 100 000 dpi ali več, kar je približno največja ločljivost, ki jo teoretično mogoče pri tradicionalnih laserskih tiskalnikih.
Še bolje, stopnja taljenja je tudi nadzorovana, kar pomeni, da polovica ali delna sfera lahko pokaže barvo kjer koli v vidnem spektru med obema skrajnostma.
"To, kar resnično rešujejo tukaj, je ključni inženirski problem, ki ga je treba rešiti za nekatere aplikacije v strukturni barvi, in tako lahko naredite sistem, kamor lahko vanj napišete vzorec kot različne strukturne barve na različnih točkah vzorec, "pravi Vinothan Manoharan, profesor fizike na Harvardu, katerega laboratorij preučuje drugačno sredstvo za oblikovanje strukturne barve, ki temelji na samosestavljanju nanodelcev.
Takšna strukturna barva, ki jo je mogoče natisniti, je zaželena zaradi svoje trajnosti. Tako kot pava tudi ne bledijo in ne belijo.
"Ne bo dolgo zbledel, " pravi Zhu. "To je prednost tovrstne tehnologije. Črnilo pigmentov bo sčasoma zbledelo, zlasti za zunanjo uporabo. "
Na tej sliki Mona Lize je laser natisnil 127.000 pik na palec. (Tehniška univerza na Danskem) Medtem ko ta metoda zahteva material, na katerem je polprevodnik (in ne posebej poceni), čeprav si ekipa prizadeva nadomestiti germanij z lažje dostopnim silikonom, Zhu pravi, da je polprevodniški sloj tako tanek - 35 nanometrov -, da se na njem tiska postane izvedljivo za številne aplikacije. Najprej omenja varnost in shranjevanje informacij, saj se tem pripisujeta visoka ločljivost in velika gostota informacij, ki jo omogočata barvno kodiranje.
DVD morda ima varnostni vzorec, pravi. Ali pa, če krožne stebre zamenjamo s kvadratnimi škatlami, potem se svetloba na določen način polarizira. Podatke je mogoče shraniti, vendar jih je mogoče pridobiti le, če so pod pravilno polarizirano svetlobo. Tako lahko pride do vodnih žigov ali črnila za ponarejeno zaščito v valutah.
Na policah kmalu ne iščite ničesar. Zhu in njegova ekipa še vedno poskušajo rešiti težavno, a pomembno težavo: kako ustvariti zeleno svetlobo. Zelena je na sredini spektra, kar pomeni, da bodo morali razviti strukture, da bodo absorbirali modro in rdečo svetlobo. Zhu trenutno razvijajo bolj zapletene nanostrukture, pravi Zhu.
"Da bodo lahko dosegli aplikacije, ki so jih želeli doseči, bodo morali rešiti še nekatere druge težave, " pravi Manoharan. "To je zdaj veliko področje. V tem prostoru je veliko dela. Obstaja široka paleta aplikacij za strukturne barve, in to je razlog, zakaj obstaja toliko različnih tehnik. Za to aplikacijo je moje osebno mnenje, da je resnično dobro za varnostne črnila. "
