Onderzoekers van de Universiteit van Linköping hebben een methode ontwikkeld die kan leiden tot nieuwe soorten displays op basis van structurele kleuren. De ontdekking opent de weg naar goedkope en energiezuinige kleurendisplays en elektronische etiketten. De studie is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde materialen .

We denken meestal aan kleuren als gecreëerd door pigmenten, die licht op bepaalde golflengten absorberen, zodat we kleur waarnemen van andere golflengten die verstrooid zijn en onze ogen bereiken. Daarom bladeren, bijvoorbeeld, zijn groen en tomaten rood. Maar kleuren kunnen ook op andere manieren worden gemaakt, en sommige materialen lijken gekleurd vanwege hun structuur. Structurele kleuren kunnen ontstaan ​​wanneer licht intern in het materiaal wordt gereflecteerd op een schaal van nanometers. Dit wordt meestal interferentie-effecten genoemd. Een voorbeeld in de natuur zijn pauwenveren, die in wezen bruin zijn, maar hun karakteristieke blauwgroene glans krijgen door kleine structurele kenmerken.

Onderzoekers van de Universiteit van Linköping hebben een nieuwe en eenvoudige methode ontwikkeld om structurele kleuren te creëren voor gebruik met reflecterende kleurendisplays. De nieuwe methode kan de productie mogelijk maken van dunne en lichtgewicht displays met een hoge energie-efficiëntie voor een breed scala aan toepassingen.

Reflecterende kleurendisplays verschillen van de kleurendisplays die we in het dagelijks leven zien op apparaten zoals mobiele telefoons en computers. Deze laatste bestaan ​​uit kleine lichtgevende diodes van rood, groen en blauw zo dicht bij elkaar geplaatst dat ze samen wit licht creëren. De kleur van elke lichtgevende diode hangt af van de moleculen waaruit hij is opgebouwd, of met andere woorden, zijn pigment. Echter, het is relatief duur om light-emitting diodes te vervaardigen, en het wereldwijde gebruik van emitterende displays kost veel energie. Een ander type weergave, reflecterende displays, wordt daarom onderzocht voor doeleinden zoals tabletcomputers die worden gebruikt als e-readers, en elektronische etiketten. Reflecterende displays vormen beelden door te regelen hoe invallend licht uit de omgeving wordt gereflecteerd, wat betekent dat ze geen eigen lichtbron nodig hebben. Echter, de meeste reflecterende displays zijn intrinsiek monochroom, en pogingen om kleurenversies te maken waren nogal gecompliceerd en gaven soms slechte resultaten.

Shangzhi Chen is een pas gepromoveerde arts bij het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping en hoofdauteur van een artikel dat een nieuw type dynamisch structureel kleurenbeeld beschrijft, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde materialen .

"We hebben een eenvoudige methode ontwikkeld om structurele kleurenafbeeldingen te maken met elektrisch geleidende kunststoffen, of geleidende polymeren. Het polymeer wordt in nanoschaaldiktes op een spiegel aangebracht door middel van een techniek die bekend staat als dampfase-polymerisatie, nadat het substraat is belicht met UV-licht. Hoe sterker de UV-verlichting, hoe dikker de polymeerfilm, en dit stelt ons in staat om de structurele kleuren te controleren die op verschillende locaties op het substraat verschijnen, ", zegt Shangzhi Chen.

De methode kan alle kleuren in het zichtbare spectrum produceren. Verder, de kleuren kunnen vervolgens worden aangepast met behulp van elektrochemische variatie van de redoxtoestand van het polymeer. Deze functie is populair voor monochrome reflecterende displays, en de nieuwe studie toont aan dat dezelfde materialen dynamische afbeeldingen in kleur kunnen leveren met behulp van optische interferentie-effecten in combinatie met ruimtelijke controle van diktes op nanoschaal. Magnus Jonsson, universitair hoofddocent aan het Laboratorium voor Organische Elektronica aan de Universiteit van Linköping, is van mening dat de methode een groot potentieel heeft, bijvoorbeeld, voor toepassingen zoals elektronische etiketten in kleur. Verder onderzoek kan het mogelijk maken om meer geavanceerde displays te vervaardigen.

"We ontvangen steeds meer informatie via digitale displays, en als we ertoe kunnen bijdragen dat meer mensen toegang krijgen tot informatie via goedkope en energiezuinige displays, dat zou een groot voordeel zijn. Maar er moet nog veel onderzoek worden gedaan, en er zijn al nieuwe projecten aan de gang, ', zegt Magnus Jonsson.