Commerciële laserprinters produceren doorgaans haarscherpe afbeeldingen met inktvlekken op ongeveer 20 micrometer van elkaar, resulterend in een resolutie van 1, 200 punten per inch (dpi). Door de scheiding te verkleinen tot slechts 250 nanometer - ongeveer 100 keer kleiner - kan een onderzoeksteam van A*STAR nu afbeeldingen afdrukken met een ongelooflijke 100, 000dpi, de hoogst mogelijke resolutie voor een kleurenafbeelding. Deze afbeeldingen kunnen worden gebruikt als minuscule anti-namaaktags of om gegevens met een hoge dichtheid te coderen.

Om de afbeelding af te drukken, het team bekleedde een siliciumwafel met isolerend waterstofsilsesquioxaan en verwijderde vervolgens een deel van die laag om een ​​reeks rechtopstaande palen van ongeveer 95 nanometer hoog achter te laten. Ze bedekten deze nanoposten met lagen chroom, zilver en goud (1, 15 en 5 nanometer dik, respectievelijk), en bekleedde de wafel ook met metaal om als een achterreflector te fungeren.

Elke kleurpixel in de afbeelding bevatte maximaal vier berichten, gerangschikt in een vierkant. De onderzoekers waren in staat om een ​​regenboog van kleuren te produceren door simpelweg de afstand en diameter van de palen te variëren tussen 50 nanometer en 140 nanometer.

Wanneer licht de dunne metalen laag raakt die de palen bedekt, het stuurt rimpelingen - bekend als plasmonen - die door de elektronen in het metaal lopen. De grootte van de paal bepaalt welke golflengten van het licht worden geabsorbeerd, en die worden weerspiegeld (zie afbeelding).

De plasmonen in de metalen doppen zorgen er ook voor dat elektronen in de backreflector gaan oscilleren. "Deze koppeling leidt energie van de schijven naar het vlak van de achterreflector, waardoor een sterke absorptie ontstaat die ertoe leidt dat bepaalde kleuren worden afgetrokken van het zichtbare spectrum, " zegt Joël Yang, die het team van onderzoekers leidde van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering en het A*STAR Institute of High Performance Computing.

Door afbeeldingen op deze manier af te drukken, zijn ze potentieel duurzamer dan afbeeldingen die met conventionele kleurstoffen zijn gemaakt. In aanvulling, kleurenafbeeldingen kunnen niet gedetailleerder zijn:twee aangrenzende stippen vervagen in één als ze dichterbij zijn dan de helft van de golflengte van het licht dat eruit wordt gereflecteerd. Aangezien de golflengte van zichtbaar licht ongeveer 380-780 nanometer is, de nanoposten zijn zo dicht als fysiek mogelijk is om een ​​redelijk scala aan kleuren te produceren.

Hoewel het proces enkele uren duurt, Yang suggereert dat een sjabloon voor de nanoposten snel veel exemplaren van de afbeelding zou kunnen stempelen. "We onderzoeken ook nieuwe methoden om de polarisatie van licht te beheersen met deze nanostructuren en benaderingen om de kleurzuiverheid van de pixels te verbeteren, " hij voegt toe.