Onderzoekers van de Missouri University of Science and Technology geven een nieuwe betekenis aan de term "lees de kleine lettertjes" met hun demonstratie van een kleurendrukproces met behulp van nanomaterialen.

In dit geval, de afdrukkenmerken zijn zeer fijn - alleen zichtbaar met behulp van een krachtige elektronenmicroscoop.

De onderzoekers beschrijven hun "no-ink" afdrukmethode in het laatste nummer van het tijdschrift Nature Publishing Group Wetenschappelijke rapporten en illustreren hun techniek door het Missouri S&T atletische logo te reproduceren op een oppervlak op nanometerschaal. Een nanometer is een miljardste van een meter, en sommige nanomaterialen zijn slechts enkele atomen groot.

De methode beschreven in de Wetenschappelijke rapporten artikel "Structurele kleurenafdrukken op basis van plasmonische meta-oppervlakken van perfecte lichtabsorptie" omvat het gebruik van dunne sandwiches van metaal-diëlektrische materialen op nanometerschaal die bekend staan ​​​​als metamaterialen die een interactie aangaan met licht op manieren die in de natuur niet worden gezien. Experimenteren met het samenspel van wit licht op sandwichachtige structuren, of plasmonische interfaces, de onderzoekers ontwikkelden wat zij "een eenvoudig maar efficiënt structureel kleurenafdrukplatform" noemen op nanometerschaal. Ze geloven dat het proces veelbelovend is voor toekomstige toepassingen, waaronder beeldende kunst op nanoschaal, veiligheidsmarkering en informatieopslag.

Het afdrukoppervlak van de onderzoekers bestaat uit een sandwichachtige structuur die bestaat uit twee dunne zilverfilms, gescheiden door een "spacer" -film van silica. De bovenste laag zilverfilm is 25 nanometer dik en is doorboord met kleine gaatjes die zijn ontstaan ​​door een microfabricageproces dat bekend staat als gerichte ionenbundelfrezen. De onderste laag zilver is vier keer dikker dan de bovenste laag maar nog steeds minuscuul op 100 nanometer. Tussen de boven- en onderfilm ligt een diëlektrische afstandhouder van silica van 45 nanometer.

De onderzoekers creëerden een verkleinde sjabloon van het atletische logo en boorden kleine perforaties op de bovenste laag van de metamateriaalstructuur. Onder een scanning elektronenmicroscoop, de sjabloon ziet eruit als een borduurpatroon van het logo. De onderzoekers straalden vervolgens licht door de gaten om het logo te maken zonder inkt - alleen de interactie van de materialen en het licht.

Door de gatgrootte van de toplaag aan te passen, licht met de gewenste frequentie werd met een perfecte absorptie in het materiaal gestraald. Hierdoor konden onderzoekers verschillende kleuren in het gereflecteerde licht creëren en daardoor het S&T-atletische logo nauwkeurig reproduceren met kleurenpaletten op nanoschaal. De onderzoekers pasten de gaten verder aan om het officiële groene en gouden kleurenschema van het logo te wijzigen om vier nieuwe kleuren te introduceren (een oranje ampersand, magenta "S" en "T, " cyaan houweel symbool en marineblauw "Missouri").

"Om een ​​kleurrijk kunstwerk te reproduceren met onze kleurenpaletten op nanoschaal, we hebben verschillende gebieden in de originele afbeelding vervangen door verschillende nanostructuren met gespecificeerde gatgroottes om verschillende zichtbare kleuren weer te geven, " zegt Dr. Xiaodong Yang, een assistent-professor aan de Missouri S&T, die het Nanoscale Optics Laboratory leidt op de afdeling werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek van de universiteit. "We kozen voor het atletische logo om in die behoefte te voorzien."

"In tegenstelling tot het printproces van een inkjet- of laserjetprinter, waar gemengde kleurpigmenten worden gebruikt, er wordt geen kleureninkt gebruikt in ons structurele drukproces - alleen verschillende gatgroottes op een dunne metalen laag, " zegt dr. Jie Gao, een assistent-professor mechanische en ruimtevaarttechniek bij Missouri S&T en een co-auteur van het papier.

In hun krant de auteurs merken op dat het proces resulteerde in "pure kleuren met een hoge helderheid" met weinig behoefte aan beschermende coatings. De onderzoekers denken dat het proces kan leiden tot "high-performance, pigmentvrij printen in kleur en relevante toepassingen zoals veiligheidsmarkering en informatieopslag."