Het beeld staat op een doek zo breed als een mensenhaar, zijn kleuren vervagen nooit, en ze kunnen op verzoek worden bewerkt en gewist.

Professor Laura Na Liu van de Universiteit van Heidelberg in Duitsland heeft het gemaakt met magnesiumblokken die glanzen omdat vrije elektronen erin een soort Mexicaanse golf uitvoeren die bekend staat als een plasmon.

"In tegenstelling tot de lichtgevende diodes in onze telefoons, de metalen blokken hebben geen elektriciteit nodig om te glanzen, en in tegenstelling tot pigmenten, ze vervagen nooit, " zei Prof. Liu. "Plasmons kunnen een revolutie teweegbrengen in de manier waarop we kleur weergeven."

Plasmonen ontstaan ​​uit de natuurlijke eb en vloed van vrije elektronen. Wanneer verlicht, deze deeltjes zwaaien heen en weer binnen de grenzen van metalen. Als deze grenzen smal zijn, de elektronen oscilleren sneller. Bij frequenties die hoog genoeg zijn, ze kunnen licht weerkaatsen.

Eeuwenlang, glasfabrikanten hebben van het fenomeen gebruik gemaakt om kerkramen sprankelende kleuren te geven door kleine metaaldeeltjes aan hun recept toe te voegen.

Als onderdeel van het Dynamic Nano-project, gefinancierd door de Europese Onderzoeksraad van de EU, Prof. Liu heeft de grootte en afstand tussen magnesiumblokken verfijnd om het ritme aan te passen waarmee plasmonen erin oscilleren. Elke configuratie reflecteert licht van een andere frequentie, het toevoegen van een nieuwe kleur aan haar palet.

"De blokken zijn zo klein dat je 100 000 pixels in elke inch kunt verpakken, " zei Prof. Liu. "Deze resolutie is ordes van grootte hoger dan wat we vandaag met printers kunnen bereiken."

Maar het bepalende kenmerk van het beeld is niet de permanente helderheid, noch zijn resolutie, volgens prof. Liu. Ze gelooft dat wat het onderscheidt van andere ontwikkelingen in de plasmonica is dat ze de kleuren van het beeld op verzoek kan veranderen.

Transparant

De meeste onderzoekers op het gebied van plasmonica hebben geëxperimenteerd met edele metalen zoals goud. Met de steun van de Europese Onderzoeksraad (ERC) van de EU, Prof. Liu heeft ervoor gekozen om te werken aan materialen zoals magnesium die zich kunnen binden met waterstof om hun fysieke eigenschappen te wijzigen.

"Als we waterstof over magnesiumblokken spuiten, we transformeren ze geleidelijk in isolatoren, " zei Prof. Liu. "Dit verandert de kleuren die ze reflecteren totdat ze uiteindelijk transparant worden."

In januari van dit jaar, Prof. Liu demonstreerde het potentieel van haar kleurveranderende materiaal door een vuurwerkshow te animeren op een gebied zo groot als een speldenknop. Ze liet ook zien hoe de techniek kan worden gebruikt om verborgen berichten te versleutelen. De eerste commerciële toepassing die ze voorziet, is een veiligheidslabel om medicijnen in opkomende markten te authenticeren.

"Vervalsers kunnen de vooruitgang ontdekken bij het produceren van kleine lettertjes of hologrammen, " zei ze. "Maar het creëren van uitwisbare plasmonische structuren vereist vacuümapparatuur die gewone criminelen met moeite zouden kunnen bemachtigen."

Als zij en haar medewerkers een manier kunnen vinden om de waterstof tijdens het blootstellingsproces in te kapselen en het aantal cycli dat de magnesiumblokken kunnen doorstaan, te vergroten, ze verwacht dat de technologie de komende twee jaar op de markt kan komen.

Om de kleurrijke vooruitzichten van plasmonics met een breder publiek te delen, Professor Sergey Bozhevolnyi aan de Universiteit van Zuid-Denemarken, in Odense, heeft een idee dat hun productie dichter bij huis kan brengen.

Hij werkt aan schaalbare methoden om kleine metalen antennes te maken op platte oppervlakken die lasers kunnen smelten tot bollen. Elke antenne reflecteert een andere kleur, afhankelijk van hoe lang de laser deze bestraalt.

Inkjet

De aanpak scheidt de complexe taak van het produceren van de metaaldeeltjes van de praktische taak van het produceren van het beeld.

"Het afschaffen van complexe laboratoriumtechnieken zou ertoe kunnen leiden dat plasmonics conventionele inkjetprinten gaat vervangen. " zei prof. Bozhevolnyi.

Dit zou goed nieuws zijn voor het milieu, aangezien verven en inkten gevaarlijke chemicaliën afgeven in natuurlijke ecosystemen. Het zou het ook mogelijk maken gepubliceerde gegevens in kleinere opslagplaatsen op te slaan en te voorkomen dat afbeeldingen na verloop van tijd verbleken.

Prof. Bozhevolnyi ziet de toepassingen van plasmonics nog verder reiken. Als onderdeel van zijn ERC-project PLAQNAP, hij onderzoekt hoe plasmonen ook van invloed kunnen zijn op het gebied van informatietechnologie.

"Een obstakel voor het verhogen van de verwerkingssnelheid van computers is de snelheid waarmee informatie kan worden overgedragen via elektrische draden, " zei Prof. Bozhevolnyi. "We bereiken de fysieke limiet van gegevensoverdracht binnen computers."

Volgens prof. Bozhevolnyi, licht zendt signalen sneller uit, maar niemand weet hoe licht te gebruiken met computerchips. Naar zijn mening, plasmonica zou de oplossing kunnen zijn.

"Plasmons zijn snel en compact, " zei Prof. Bozhevolnyi. "Zoals hun gebruik bij het genereren van kleuren aantoont, deze oscillaties kunnen het licht heel goed regelen. Onze uitdaging is nu om de plasmonen onder controle te krijgen."