Plasmonische Pixel könnten verwendet werden, um nicht verblassende Farbe zu erzeugen

Anonim

(Phys.org) -Forscher entwickeln eine Technologie, die eines Tages Farben- und Farbverpackungs-Etiketten herstellen kann, die niemals verblassen. Die Farbe wird durch eine Art von Nanostruktur erzeugt, die als "plasmonisches Pixel" bezeichnet wird. Diese Pixel bestehen aus Aluminium-Nanoantennen, und wenn die freien Elektronen im Metall gemeinsam bei bestimmten Frequenzen schwingen, erzeugen sie eine bestimmte Farbe.

Timothy D. James, Paul Mulvaney und Ann Roberts von der University of Melbourne haben in einem neuen Paper, das in Nano Letters veröffentlicht wurde, ein neues plasmonisches Pixel-Design demonstriert, das mehrere der kritischen Probleme plasmonischer Farbbilder einschließlich einer begrenzten Anzahl von Farben anspricht, kleine Bildgröße und Schwierigkeit bei der Erstellung genauer Farben ohne Verwendung komplexer Farbzuordnungsalgorithmen.

Das neue plasmonische Pixel-Design verwendet einen Algorithmus, der fast 2000 verschiedene Farben und Schattierungen erzeugen kann und eine Auflösung erreicht, die die Auflösungsgrenze des menschlichen Auges übersteigt. Um zu demonstrieren, fabrizierten die Forscher ein 1, 5 cm langes Bild (das im Vergleich zu früheren plasmonischen Bildern relativ groß ist) und zeigten, dass Farben mit einem einfachen Farbabbildungsalgorithmus genau reproduziert werden konnten.

Obwohl andere Bereiche der plasmonischen Forschung potentielle Anwendungen als Displays für Telefone und Fernsehgeräte haben können, erzeugt dieses plasmonische Pixel ein statisches Bild, bei dem die Farbe und Struktur zum Zeitpunkt der Herstellung festgelegt sind und nicht verändert werden können.

"Die potenziellen Anwendungen für das plasmonische Pixel (und andere farbproduzierende Nanostrukturen in diesem Forschungsraum) wären industrielle Farben auf Autos, Gebäuden, Reklametafeln usw., da die plasmonischen Pixel niemals verblassen werden", sagte James zu Phys. org. "Mit der Fähigkeit, mit Auflösungen zu drucken, die größer sind als bei herkömmlichen pigmentbasierten Prozessen, können die plasmonischen Pixel auch Anwendungen in sicherheitsbezogenen Geräten zur Verwendung bei hochwertigen Produktverpackungen, Arzneimitteln usw. aufweisen."

Wie die Forscher in ihrer Arbeit erklären, sind gedruckte Bilder nur eine Anwendung der plasmonischen Forschung. Andere plasmonische Strukturen werden bereits in Sensoren, Lichtquellen und in der Photovoltaik eingesetzt. Alle diese Anwendungen basieren auf dem gleichen allgemeinen Konzept von Plasmonen, bei denen es sich im Grunde um große Massen von Elektronen handelt, die sich unter einem angelegten elektrischen Feld zusammen bewegen. Die gebräuchlichsten plasmonischen Materialien sind Gold und Silber, aber Aluminium ist wegen seiner natürlichen Fülle und niedrigen Kosten der praktikablere Kandidat für groß angelegte Anwendungen.

Die neuen plasmonischen Pixelbilder bestehen aus Arrays von Aluminium-Nanoantennen, die jeweils eine spezifische Farbe erzeugen, indem sie verschiedene Lichtwellenlängen selektiv absorbieren oder reflektieren. Die Länge der Nanoantenne bestimmt ihre Farbe, während die Lücke zwischen jeder Nanoantenne und dem Substrat ihre Farbsättigung bestimmt.

Eine weitere einzigartige Eigenschaft des Plasmonisch-Pixel-basierten Bildes ist, dass es polarisationsabstimmbar ist. Durch Änderung der Polarisation oder der Richtung, in der die Lichtwellen oszillieren, kann die Farbe im Wesentlichen ein- und ausgeschaltet werden. Dies ermöglicht die einfache Herstellung von Farb- oder Graustufenbildern.

Die Forscher planen, das plasmonische Pixelkonzept in Zukunft weiter zu verbessern.

"Die unmittelbaren Ziele bestehen darin, den Algorithmus weiter zu verfeinern, um den Farbumfang und die Farbsättigung zu erhöhen und die großskalige Herstellung großflächiger plasmonischer Pixel mit Nanoprägelithographie zu untersuchen", sagte James.

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