(PhysOrg.com) -- Ingenieurs van Harvard hebben een nieuw soort afstembaar kleurenfilter gedemonstreerd dat optische nanoantennes gebruikt om nauwkeurige controle over de kleuruitvoer te verkrijgen.

Terwijl een conventioneel kleurenfilter maar één vaste kleur kan produceren, een enkel actief filter onder blootstelling aan verschillende soorten licht kan een reeks kleuren produceren.

De vooruitgang heeft het potentieel voor toepassing in televisies en biologische beeldvorming, en kan zelfs worden gebruikt om onzichtbare beveiligingstags te maken om valuta te markeren. De bevindingen verschijnen in het februarinummer van Nano-letters .

Kenneth Crozier, Universitair hoofddocent Elektrotechniek aan de Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), en collega's hebben de grootte en vorm van metalen nanodeeltjes zo ontworpen dat de kleur die ze lijken sterk afhangt van de polarisatie van het licht dat ze verlicht. De nanodeeltjes kunnen worden beschouwd als antennes - vergelijkbaar met antennes die worden gebruikt voor draadloze communicatie - maar veel kleiner van schaal en werkend op zichtbare frequenties.

"Met de vooruitgang in nanotechnologie, we kunnen de vorm van de optische nanoantennes nauwkeurig regelen, zodat we ze kunnen afstemmen om anders te reageren met licht van verschillende kleuren en verschillende polarisaties, " zei co-auteur Tal Ellenbogen, een postdoctoraal onderzoeker bij SEAS. "Door het zo te doen, we hebben een nieuw soort controleerbaar kleurenfilter ontworpen."

Conventionele RGB-filters die worden gebruikt om kleur te creëren in hedendaagse televisies en monitors hebben één vaste uitgangskleur (rood, groente, of blauw) en creëer een breder palet aan tinten door te blenden. Daarentegen, elke pixel van de op nanoantenne gebaseerde filters is dynamisch en kan verschillende kleuren produceren wanneer de polarisatie wordt gewijzigd.

De onderzoekers noemden deze filters "chromatische plasmonische polarisatoren", omdat ze een pixel kunnen creëren met een uniforme kleur of complexe patronen met kleuren die variëren als functie van de positie.

Om de mogelijkheden van de technologie te demonstreren, het acroniem LSP (afkorting voor gelokaliseerd oppervlak plasmon) is gemaakt. Met ongepolariseerd licht of met licht dat gepolariseerd is op 45 graden, de letters zijn onzichtbaar (grijs op grijs). In gepolariseerd licht op 90 graden, de letters lijken levendig geel met een blauwe achtergrond, en bij 0 graden is het kleurenschema omgekeerd. Door de polarisatie van het invallende licht te roteren, de letters veranderen dan van kleur, van geel naar blauw gaan.

"Wat enigszins ongebruikelijk is aan dit werk, is dat we een kleurenfilter hebben met een respons die afhangt van polarisatie, ' zegt Krozier.

De onderzoekers zien verschillende soorten toepassingen voor zich:de kleurfunctionaliteit gebruiken om verschillende kleuren in een display of camera te presenteren, het tonen van polarisatie-effecten in weefsel voor biomedische beeldvorming, en het integreren van de technologie in etiketten of papier om veiligheidstags te genereren die geld en andere objecten kunnen markeren.

Het zien van de kleureffecten van de huidige gefabriceerde monsters vereist vergroting, maar grootschalige nanoprinttechnieken zouden kunnen worden gebruikt om monsters te genereren die groot genoeg zijn om met het blote oog te worden gezien. Om een ​​televisie te bouwen, bijvoorbeeld, het gebruik van de nanoantennes zou veel geavanceerde techniek vergen, maar Crozier en Ellenbogen zeggen dat het absoluut haalbaar is.

Crozier crediteert het laatste voorschot, gedeeltelijk, tot een biologische benadering van het probleem van kleurgeneratie. Ellenbogen, wie is, ironisch, kleurenblind, had eerder computationele modellen van de visuele cortex bestudeerd en dergelijke kennis naar het laboratorium gebracht.

"De chromatische plasmonische polarisatoren combineren twee structuren, elk met een andere spectrale respons, en het menselijk oog kan de vermenging van deze twee spectrale reacties zien als kleur, ' zei Krozier.

"Normaal zouden we vragen wat de reactie is in termen van het spectrum, in plaats van wat de reactie is in termen van het oog, ", voegde Ellenbogen eraan toe.