Første fuldfarvebilleder ved 100, 000 dpi opløsning ved hjælp af nanoteknologi

Inspireret af farverige farvede glasvinduer, forskere fra Singapore har demonstreret en innovativ metode til at producere skarpe, fuldspektrum farvebilleder ved 100, 000 dpi, som kan anvendes i reflekterende farveskærme, bekæmpelse af forfalskning, og højdensitet optisk dataoptagelse.

Forskere fra A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) har udviklet en innovativ metode til at skabe skarpe, fuldspektrum farvebilleder ved 100, 000 punkter pr. tomme (dpi), ved hjælp af metal-snørede strukturer i nanometerstørrelse, uden behov for blæk eller farvestoffer. Sammenlignet med, nuværende industriprintere såsom inkjet- og laserjetprintere kan kun opnå op til 10, 000 dpi, mens metoder af forskningskvalitet kun er i stand til at dispensere farvestoffer til enkeltfarvebilleder. Dette nye gennembrud gør det muligt at behandle farvning ikke som et farvestof, men som et litografisk stof, som potentielt kan revolutionere måden, billeder printes på og blive videreudviklet til brug i højopløselige reflekterende farveskærme samt optisk datalagring med høj tæthed.

Inspirationen til forskningen kom fra farvet glas, som traditionelt fremstilles ved at blande bittesmå fragmenter af metal i glasset. Det viste sig, at nanopartikler fra disse metalfragmenter spredte lys, der passerede gennem glasset for at give farvet glas dets farver. Ved at bruge et lignende koncept ved hjælp af moderne nanoteknologiske værktøjer, forskerne mønstrede præcist metal nanostrukturer, og designet overfladen til at reflektere lyset for at opnå farvebillederne.

"Opløsningen af ​​udskrevne farvebilleder afhænger meget af størrelsen og afstanden mellem individuelle 'nanodots' af farve", forklarede Dr Karthik Kumar, en af ​​de involverede nøgleforskere. "Jo tættere prikkerne er sammen og på grund af deres lille størrelse, jo højere opløsning er billedet. Med evnen til præcist at placere disse ekstremt små farveprikker, vi var i stand til at demonstrere den højeste teoretiske printfarveopløsning på 100, 000 dpi."

"I stedet for at bruge forskellige farvestoffer til forskellige farver, vi kodede farveinformation til størrelsen og placeringen af ​​små metalskiver. Disse diske interagerede derefter med lys gennem fænomenet plasmonresonanser, " sagde Dr Joel Yang, forskningens projektleder. "Teamet byggede en database med farver, der svarede til et specifikt nanostrukturmønster, størrelse og afstand. Disse nanostrukturer blev derefter placeret i overensstemmelse hermed. Svarende til et barns 'farvelægning-efter-tal'-billede, størrelserne og positionerne af disse nanostrukturer definerede 'tallene'. Men i stedet for sekventielt at farve hvert område med et andet blæk, en ultratynd og ensartet metalfilm blev aflejret over hele billedet, hvilket fik de 'kodede' farver til at dukke op på én gang, næsten som magi!" tilføjede Dr Joel Yang.

Forskerne fra IMRE havde også samarbejdet med A*STAR's Institute of High Performance Computing (IHPC) for at designe mønsteret ved hjælp af computersimulering og modellering. Dr. Ravi Hegde fra IHPC sagde, "Computersimuleringerne var afgørende for at forstå, hvordan strukturerne gav anledning til så rige farver. Denne viden bliver i øjeblikket brugt til at forudsige adfærden af ​​mere komplicerede nanostrukturarrays."

Forskerne arbejder i øjeblikket med Exploit Technologies Pte Ltd (ETPL), A*STARs teknologioverførselsarm, at engagere potentielle samarbejdspartnere og udforske licensering af teknologien. Forskningen blev offentliggjort online den 12. august 2012 i Natur nanoteknologi , et af de bedste videnskabelige tidsskrifter for materialevidenskab og nanoteknologi.