Plasmoniske pixels kan bruges til at lave ikke-falmende maling

(Phys.org) —Forskere udvikler en teknologi, der en dag kunne lave maling og farveemballage, der aldrig falmer. Farven er produceret af en type nanostruktur kaldet en "plasmonisk pixel". Disse pixels er lavet af aluminium nanoantenner, og når de frie elektroner i metallet kollektivt vibrerer ved bestemte frekvenser, de producerer en bestemt farve.

I et nyt papir udgivet i Nano bogstaver , Timothy D. James, Paul Mulvaney, og Ann Roberts ved University of Melbourne har demonstreret et nyt plasmonisk pixeldesign, der adresserer flere af de kritiske problemer, plasmoniske farvebilleder står overfor, inklusive et begrænset antal farver, lille billedstørrelse, og vanskeligheder med at skabe nøjagtige farver uden at bruge komplekse farvekortlægningsalgoritmer.

Det nye plasmoniske pixeldesign anvender en algoritme, der kan producere næsten 2000 forskellige farver og nuancer og opnå en opløsning, der overstiger det menneskelige øjes opløsningsgrænse. At demonstrere, forskerne fremstillede et 1,5 cm langt billede (som er relativt stort i forhold til tidligere plasmoniske billeder), og viste, at farver nøjagtigt kunne gengives ved hjælp af en ligetil farvekortlægningsalgoritme.

Selvom andre områder inden for plasmonikforskning kan have potentielle applikationer som skærme til telefoner og fjernsyn, denne plasmoniske pixel producerer et statisk billede, hvor farven og strukturen er indstillet på fremstillingstidspunktet og ikke kan ændres.

"De potentielle anvendelser for den plasmoniske pixel (og andre farveproducerende nanostrukturer i dette forskningsrum) ville være som en industriel lak på biler, bygninger, reklametavler, etc., da de plasmoniske pixels aldrig vil falme, "Fortalte James Phys.org . "Med evnen til at udskrive i opløsninger, der er større end konventionelle pigmentbaserede processer, de plasmoniske pixels kan også have applikationer i sikkerhedsbaserede enheder til brug på produktemballage af høj værdi, lægemidler, etc."

Som forskerne forklarer i deres papir, trykte billeder er kun en anvendelse af plasmonisk forskning. Andre plasmoniske strukturer bruges allerede i sensorer, lyskilder, og solceller. Alle disse applikationer er baseret på det samme generelle koncept for plasmoner, som stort set er store masser af elektroner, der bevæger sig sammen under et anvendt elektrisk felt. De mest almindelige plasmoniske materialer er guld og sølv, men aluminium er den mere praktiske kandidat til store applikationer på grund af dets naturlige overflod og lave omkostninger.

De nye plasmoniske pixelbilleder er lavet af arrays af aluminium nanoantenner, der hver producerer en bestemt farve ved selektivt at absorbere eller reflektere forskellige bølgelængder af lys. Længden af ​​nanoantenna bestemmer dens farve, mens afstanden mellem hver nanoantenna og substratet bestemmer dens farvemætning.

En anden unik egenskab ved det plasmonisk-pixel-baserede billede er, at det kan polariseres. Ved at ændre polarisationen, eller i hvilken retning lysbølgerne svinger, farven kan i det væsentlige slås til og fra. Dette gør det muligt let at fremstille enten farve- eller gråtonebilleder.

Forskerne planlægger at foretage yderligere forbedringer af det plasmoniske pixelkoncept i fremtiden.

"De umiddelbare mål forbedrer algoritmen yderligere for at øge farveskalaen og mætningen, og for at undersøge den opskalerede fremstilling af plasmoniske pixeludstyr med stort område med nano-aftryk litografi, "Sagde James.

© 2016 Phys.org