Silicium nanoblok arrays skaber levende farver med subbølgelængde opløsning

Indtil nu, de metamaterialer, der er brugt til at skabe afstembare farver fra strukturel geometri, har været baseret på metaller. Selvom det er effektivt til at opnå høje opløsninger, metalliske materialer lider af iboende energitab ved synlige bølgelængder, hvilket gør optimering af farverenhed udfordrende. Til sammenligning, resonansen af ​​siliciummaterialer muliggør høj reflektans og renhed.

En trio af forskere ved Osaka University demonstrerede for nylig præcis farvekontrol ved hjælp af monokrystallinsk silicium. Deres farverige resultater blev offentliggjort i Nano bogstaver .

"Brugen af ​​silicium giver os mulighed for at opnå både høj opløsning og høj mætning, " siger den tilsvarende forfatter Junichi Takahara. "Alle-dielektriske materialer, der kan producere individuelle farvepixel med høj opløsning, uden farveblanding, tilbyder klare fordele i forhold til metalliske materialer."

Metamateriale-arrayerne har nanoskalamønstre, der fungerer som antenner, som omdanner optisk stråling til lokaliseret energi. Elektronstrålelitografi blev brugt til at skabe masker, som blev brugt til at beskytte siliciumoverfladen mod efterfølgende plasmaætsning. Holdet var i stand til at generere levende farver styret fuldstændigt af antennernes geometri, demonstrerer også generering af hvidt lys, hvilket er vigtigt for fuldfarve print. Ud over, tofarvet information var iboende i hver pixel og kunne afsløres ved at ændre polariseringen af ​​det indfaldende lys.

Subbølgelængdeopløsningen blev demonstreret ved at generere et klart skelneligt gult og blåt skakbrætmønster inden for enhedsområder på kun 300×300 nanometer. Med hensyn til eventuelle ansøgninger, dette oversættes til udskrivning ved ~85, 000 dpi.

Holdet havde det også sjovt at demonstrere deres kontrol med noget farvetilpasset typografi i nanoskala, skrive "RGB" i den nødvendige bredde nanoblokke for at generere en slående effekt.

"Vores arbejde afslører den høje grad af præcision, der er mulig gennem ætsning af monokrystallinsk silicium, " siger hovedforfatter Yusuke Nagasaki. "Overensstemmelsen mellem de beregnede og eksperimentelle reflektansværdier for vores system understøtter også vores tillid til den robuste karakter af den teknik, vi har skabt."

Pixels dobbeltfarveegenskaber giver mulighed for at skabe overlejrede billeder, samt maksimering af informationen kodet ind i et bestemt område af arrayet. Værket viser potentiale for brug inden for anti-falskmøntneri-teknologi og avanceret skærmteknologi såsom tredimensionelle skærme.