Geïnspireerd door kleurrijke glas-in-loodramen, onderzoekers uit Singapore hebben een innovatieve methode aangetoond om scherpe, full-spectrum kleurenafbeeldingen bij 100, 000 dpi die toepasbaar kan zijn in reflecterende kleurendisplays, anti-namaak, en optische gegevensregistratie met hoge dichtheid.

Onderzoekers van A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) hebben een innovatieve methode ontwikkeld om scherpe, full-spectrum kleurenafbeeldingen bij 100, 000 punten per inch (dpi), met behulp van metalen geregen nanometer-sized structuren, zonder de noodzaak van inkt of kleurstoffen. In vergelijking, huidige industriële printers zoals inkjet- en laserjetprinters kunnen slechts tot 10, 000 dpi, terwijl methoden van onderzoekskwaliteit kleurstoffen kunnen afgeven voor afbeeldingen met slechts één kleur. Deze nieuwe doorbraak maakt het mogelijk om kleuren niet als inkt te behandelen, maar als lithografische materie, die mogelijk een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop afbeeldingen worden afgedrukt en verder kan worden ontwikkeld voor gebruik in reflecterende kleurenschermen met hoge resolutie en optische gegevensopslag met hoge dichtheid.

De inspiratie voor het onderzoek is ontleend aan glas in lood, die traditioneel wordt gemaakt door kleine stukjes metaal in het glas te mengen. Het bleek dat nanodeeltjes van deze metaalfragmenten het licht verstrooiden dat door het glas ging om glas-in-lood zijn kleuren te geven. Met behulp van een soortgelijk concept met behulp van moderne nanotechnologietools, de onderzoekers hebben metalen nanostructuren nauwkeurig gemodelleerd, en ontwierp het oppervlak om het licht te reflecteren om de kleurenafbeeldingen te bereiken.

"De resolutie van afgedrukte kleurenafbeeldingen hangt sterk af van de grootte en afstand tussen individuele 'nanodots' van kleur", verklaarde Dr. Karthik Kumar, een van de belangrijkste betrokken onderzoekers. "Hoe dichter de stippen bij elkaar staan ​​en vanwege hun kleine formaat, hoe hoger de resolutie van de afbeelding. Met de mogelijkheid om deze extreem kleine kleurstippen nauwkeurig te positioneren, we waren in staat om de hoogste theoretische afdrukkleurresolutie van 100 te demonstreren, 000dpi."

“In plaats van verschillende kleurstoffen te gebruiken voor verschillende kleuren, we codeerden kleurinformatie in de grootte en positie van kleine metalen schijfjes. Deze schijven wisselden vervolgens in met licht door het fenomeen van plasmonresonanties, ” zei dr. Joel Yang, de projectleider van het onderzoek. "Het team bouwde een database met kleuren die overeenkwamen met een specifiek nanostructuurpatroon, grootte en afstand. Deze nanostructuren werden vervolgens dienovereenkomstig gepositioneerd. Vergelijkbaar met de afbeelding 'kleuren op nummer' van een kind, de afmetingen en posities van deze nanostructuren bepaalden de 'getallen'. Maar in plaats van elk gebied achtereenvolgens in te kleuren met een andere inkt, een ultradunne en uniforme metaalfilm werd over het hele beeld afgezet waardoor de 'gecodeerde' kleuren in één keer verschijnen, bijna als magie!” voegde dr. Joel Yang toe.

De onderzoekers van IMRE hadden ook samengewerkt met A*STAR's Institute of High Performance Computing (IHPC) om het patroon te ontwerpen met behulp van computersimulatie en modellering. Dr Ravi Hegde van IHPC zei:“De computersimulaties waren essentieel om te begrijpen hoe de structuren zulke rijke kleuren voortbrachten. Deze kennis wordt momenteel gebruikt om het gedrag van meer gecompliceerde nanostructuur-arrays te voorspellen.”

De onderzoekers werken momenteel samen met Exploit Technologies Pte Ltd (ETPL), A*STAR's technologie-overdrachtsarm, om potentiële medewerkers te betrekken en om licentieverlening voor de technologie te verkennen. Het onderzoek is op 12 augustus 2012 online gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , een van de top wetenschappelijke tijdschriften voor materiaalwetenschap en nanotechnologie.