Forskere genererer små billeder, der indeholder over 300 farver

A*STAR -forskere har demonstreret en ordning til i høj grad at øge antallet af farver, der kan produceres ved hjælp af arrays af bittesmå aluminium -nanodisker.

Konventionelle pigmenter producerer farver ved selektivt at absorbere lys med forskellige bølgelængder - f.eks. rødt blæk vises rødt, fordi det absorberer stærkt i de blå og grønne spektrale områder. En lignende effekt kan realiseres i en meget mindre skala ved hjælp af arrays af metalliske nanostrukturer, da lys af visse bølgelængder ophidser kollektive svingninger af frie elektroner, kendt som plasmonresonanser, i sådanne strukturer.

En fordel ved at bruge metal nanostrukturer frem for blæk er, at det er muligt at forbedre opløsningen af ​​farvebilleder med hundrede gange. Denne forbedrede opløsning, ved lysets diffraktionsgrænse, er afgørende for datalagring, digitale billeddannelses- og sikkerhedsprogrammer. Aluminium - på grund af dets lave omkostninger og gode stabilitet - er et særligt attraktivt materiale at bruge.

Joel Yang og Shawn Tan ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og kolleger brugte en elektronstråle til at danne arrays på cirka 100 nanometer høje søjler. De lagde derefter et tyndt aluminiumslag oven på søjlerne og i hullerne mellem dem. I disse arrays, hver pixel var en 800 nanometer lang firkant indeholdende fire aluminium nanodisketter.

Plasmonresonansbølgelængden varierer følsomt med nanostrukturenes dimensioner. Følgelig, ved at variere diameteren på de fire aluminium nanodisk i en pixel (alle fire nanodiske har samme diameter), forskerne var i stand til at producere omkring 15 forskellige farver - en god start, men næppe nok til trofast at gengive billeder i fuld farve.

Ved at lade to par diametralt modsatte nanodiske have forskellige diametre fra hinanden, derefter variere de to diametre dem i stand til at øge dette tal til over 100. Endelig, de genererede over 300 farver ved at variere både nanodiskdiameteren (men holde alle fire diametre inden for en pixel den samme) og afstanden mellem tilstødende nanodisketter i en pixel (se billede). "Denne metode er analog med halvtoning brugt i blækbaseret udskrivning og resulterer i et bredt farveskala, "kommenterer Yang.

Forskerne demonstrerede effektiviteten af ​​deres udvidede palet ved hjælp af et Monet -maleri. De gengav billedet ved hjælp af både en begrænset og udvidet palet, med en meget bedre farvegengivelse fra den udvidede palet. Overraskende, de skrumpede billedet fra 80 centimeter til kun 300 mikrometer - en 2, 600-fold reduktion i størrelse.

"Brug af et mere omkostningseffektivt metal har potentiale til at flytte denne teknologi tættere på adoption, "Tan noter.