Arrays van pilaren op nanoschaal die zijn gemaakt om licht van een geselecteerde kleur te reflecteren, kunnen worden toegepast als optische filters in digitale camera's.

Een straal zonlicht is een mengsel van verschillend gekleurd licht, inclusief alle kleuren van de regenboog. Een specifieke kleur filteren of blokkeren, of kleuren, is vaak belangrijk in de fotografie, kleurendisplays en andere beeldvormingstechnieken. Een internationaal team van ingenieurs heeft nu arrays van zilveren pilaren op nanoschaal gefabriceerd die selectief licht van elke gewenste kleur kunnen reflecteren1. Het team, geleid door Jinghua Teng en Yan Jun Liu aan het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering in Singapore, laten zien dat de kleur kan worden gekozen door de grootte van de pilaren te variëren.

Het gebrandschilderde glas in de ramen van een kerk dankt zijn kleur deels aan een effect dat oppervlakteplasmonresonantie wordt genoemd:licht dat door het raam valt, interageert met elektronen in de nanometergrote metalen onzuiverheden die in het glas zitten.

Licht van een bepaalde kleur, of golflengte, dwingt deze elektronen om snel te oscilleren. Beurtelings, de oscillerende elektronen versterken de hoeveelheid licht die bij deze golflengte door het glas wordt doorgelaten. Teng, Liu en hun medewerkers waren in staat om dit plasmonische effect over te brengen van lichtdoorlatende ramen naar lichtreflecterende spiegels. "Onze compacte reflectoren kunnen worden gebruikt voor toepassingen zoals kleurcodering, anti-namaak en productbranding, ' zegt Teng.

De onderzoekers legden 6 nanometer titanium neer, gevolgd door 180 nanometer zilver op een kwartssubstraat. Op de zilveren laag, ze etsten arrays van cilinders met een diameter van 300 tot 500 nanometer en een hart-op-hart scheiding van 320 tot 540 nanometer (zie afbeelding). De resulterende opening tussen enkele van de pilaren was zo klein als 20 nanometer. Om deze kleine functies te bereiken, het team gebruikte een techniek die elektronenstraallithografie wordt genoemd:ze scanden een elektronenstraal om de vereiste kenmerken op een beschermende laag op het zilver te plaatsen. Vervolgens, ze gebruikten een stroom geladen ionatomen om het blootgestelde metaal te malen en de nanopilaren te creëren.

Na de bouw, Teng, Liu en hun team schenen wit licht op elk van de arrays en maten de golflengte van de gereflecteerde straling. Arrays van cilinders met een diameter van 500 nanometer en gescheiden door 40 nanometer leken rood omdat ze voornamelijk licht weerkaatsten met een golflengte van 630 nanometer. evenzo, pilaren met een diameter van 300 nanometer en een scheiding van 20 nanometer leken blauw omdat ze licht weerkaatsten met een golflengte van 490 nanometer.

"We werken nu aan de verdere ontwikkeling van deze techniek om kleurenschermen met een groot oppervlak te creëren, ", zegt Teng. "We willen ook toepassingen en samenwerkingen met de industrie ontwikkelen."