Kunagi ei näe tuhmunud paabulinnu. Heledad, sillerdavad, rohelised ja sinised suled ei pleegita päikese käes ega värvu aja jooksul. Põhjus on see, et värv tuleneb struktuurist, mitte pigmendist; suled ise on pruunid ja just need pisikesed kujundid segavad valguse lainepikkusi üksteisega, andes teile nähtavad värvid.
Seda nähtust on uuritud sadu aastaid, kuid umbes viimase kümnendi jooksul on teadlased hakanud seda tüüpi värvimist ehitama inimese loodud struktuurideks, mida näitas täna ajakirjas Science Advances ilmunud artikkel. Xiaolong Zhu ja Taani tehnoloogiaülikooli meeskond töötasid välja meetodi, mille abil germaaniumist nanostruktuuride konstrueerimiseks kasutatakse lasereid, mis peegeldavad konkreetsete värvide lainepikkusi ja mida saab kasutada vastupidavate värvipiltide konstrueerimiseks.
"Kõige tähtsam on see, et me teeme paljudele värvidele kõrgresolutsiooniga laserprintimist väga õhukese germaaniummaterjali kile abil, " ütleb Zhu.
Ta nimetab seda laserprintimiseks, ehkki struktuurvärvide põhitõdesid iseloomustab mikroskoopiliste veergude rida massiivi pinnal, mitte see, mida arvame tavalise laserprinterina. Nende sammaste suurus ja kuju vastavad nähtava valguse lainepikkusele viisil, et ainult teatud lainepikkused pääsevad künadest. Keemiliste materjalide hulgas on substraadiks metall või pooljuht. Sel juhul lasid Zhu ja tema meeskond germaaniumi plastist sammaste kohale, saades esimestena pooljuhi sellisteks struktuurideks, millesse pole segatud metalli.
See andis erilise eelise: õigele sagedusele häälestatud suure võimsusega laser suudab germaniumi valikuliselt sulatada. Lähtepunkt on õhuke germaaniumkile, mis on venitatud õhukesele, elastsele, plastpinnale ja mille mikroskoopilised ümmargused sambad ulatuvad ülespoole. Kui teadlased tabasid veerud laseriga, sulavad nad ringist kuuliks, mis muudab värvi, mille korral materjal ilmub punasest siniseks. Kuna sammas on kõigest 100 nanomeetrit lai, võib protsess pakkuda kuni 100 000 dpi, mis on tavapäraste laserprinterite puhul teoreetiliselt võimaliku maksimaalse eraldusvõime lähedal.
Veelgi parem, ka sulamisaste on kontrollitav, see tähendab, et poolkera või osaline kera võib visuaalspektril näidata värvi kahe äärmuse vahel ükskõik kus.
„See, mida nad siin tegelikult lahendavad, on põhiline inseneriprobleem, mis tuleb lahendada teatud värvilahenduste puhul ja just nii saate luua süsteemi, kus saate sellesse mustri kirjutada erinevate struktuurivärvidena erinevates punktides muster, ”ütleb Harvardi füüsikaprofessor Vinothan Manoharan, kelle laboris uuritakse erinevaid võimalusi struktuurvärvi valmistamiseks, mis põhineb nanoosakeste ise kokkupanemisel.
Sellised trükitavad struktuurvärvid on nende vastupidavuse tagamiseks soovitavad. Nagu paabulind, ei pleegi ega pleegita nad.
"See ei kao pikka aega, " ütleb Zhu. “See on sedalaadi tehnoloogia eelis. Pigmentide tint aja jooksul tuhmub, eriti väliseks kasutamiseks. ”
Sellele Mona Lisa kujutisele prinditi laseriga 127 000 punkti tolli kohta. (Taani tehnikaülikool) Kuigi selle meetodi jaoks on vaja materjali, mille peal on pooljuht (ja mitte eriti odav, kuigi meeskond tegeleb germaaniumi asendamisega kergemini kättesaadava räniga), väidab Zhu, et pooljuhtkiht on nii õhuke - 35 nanomeetrit -, et sellele trükkida muutub paljude rakenduste jaoks teostatavaks. Ta mainib kõigepealt turvalisust ja teabesalvestust, sest värvikoodidega võimaldatud kõrge eraldusvõime ja suur teabe tihedus sobivad neile ka ise.
Ta arvab, et DVD-l võib olla turvamuster. Või kui ümmargused sambad asendatakse ruudukujuliste kastidega, polariseerub tuli konkreetsel viisil. Teavet oli võimalik salvestada, kuid seda saab hankida ainult õigesti polariseeritud valguses. See võib muutuda vesimärkideks või tindiks võltsingute kaitsmiseks valuutades.
Ärge otsige riiulitelt peagi midagi. Zhu ja tema meeskond üritavad endiselt lahendada keerulist, kuid olulist probleemi: kuidas toota rohelist tuld. Roheline on spektri keskel, see tähendab, et nad peavad välja töötama nii sinise kui ka punase valguse neelamiseks vajalikud struktuurid. Praegu töötavad nad selle jaoks keerukamaid nanostruktuure, ütles Zhu.
"Nad peavad lahendama mõned muud probleemid, et saavutada rakendusi, mida nad tahtsid saavutada, " ütleb Manoharan. „See on praegu suur väli. Selles ruumis on palju tööd. Struktuurvärvi jaoks on lai valik rakendusi ja see on põhjus, miks on nii palju erinevaid tehnikaid. Selle rakenduse puhul on minu isiklik arvamus, et see sobib turvavärvide jaoks tõesti hästi. "
