(Phys.org)—Onderzoekers ontwikkelen een technologie waarmee op een dag verf- en kleurverpakkingslabels kunnen worden gemaakt die nooit vervagen. De kleur wordt geproduceerd door een soort nanostructuur die een 'plasmonische pixel' wordt genoemd. Deze pixels zijn gemaakt van aluminium nanoantennes, en wanneer de vrije elektronen in het metaal samen trillen op specifieke frequenties, ze produceren een specifieke kleur.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Nano-letters , Timothy D. James, Paul Mulvaney, en Ann Roberts van de Universiteit van Melbourne hebben een nieuw plasmonisch pixelontwerp gedemonstreerd dat een aantal van de kritieke problemen van plasmonische kleurenbeelden aanpakt, inclusief een beperkt aantal kleuren, kleine afbeeldingsgrootte, en problemen bij het creëren van nauwkeurige kleuren zonder gebruik te maken van complexe kleurtoewijzingsalgoritmen.

Het nieuwe plasmonische pixelontwerp maakt gebruik van een algoritme dat bijna 2000 verschillende kleuren en tinten kan produceren en een resolutie kan bereiken die de resolutielimiet van het menselijk oog overschrijdt. Laten zien, de onderzoekers maakten een beeld van 1,5 cm lang (wat relatief groot is in vergelijking met eerdere plasmonische beelden), en toonde aan dat kleuren nauwkeurig kunnen worden gereproduceerd met behulp van een eenvoudig kleurtoewijzingsalgoritme.

Hoewel andere gebieden van plasmonisch onderzoek potentiële toepassingen kunnen hebben als beeldschermen voor telefoons en tv's, deze plasmonische pixel produceert een statisch beeld, waarbij de kleur en structuur zijn ingesteld op het moment van fabricage en niet kunnen worden gewijzigd.

"De potentiële toepassingen voor de plasmonische pixel (en andere kleurproducerende nanostructuren in deze onderzoeksruimte) zouden zijn als industriële verf op auto's, gebouwen, reclameaanplakborden, enzovoort., omdat de plasmonische pixels nooit zullen vervagen, "James vertelde" Phys.org . "Met de mogelijkheid om te printen met hogere resoluties dan conventionele op pigment gebaseerde processen, de plasmonische pixels kunnen ook toepassingen hebben in op beveiliging gebaseerde apparaten voor gebruik op hoogwaardige productverpakkingen, medicijnen, enzovoort."

Zoals de onderzoekers in hun paper uitleggen, gedrukte afbeeldingen zijn slechts één toepassing van plasmonisch onderzoek. Andere plasmonische structuren worden al gebruikt in sensoren, lichtbronnen, en fotovoltaïsche. Al deze toepassingen zijn gebaseerd op hetzelfde algemene concept van plasmonen, die in feite grote massa's elektronen zijn die samen bewegen onder een aangelegd elektrisch veld. De meest voorkomende plasmonische materialen zijn goud en zilver, maar aluminium is de meest praktische kandidaat voor grootschalige toepassingen vanwege zijn natuurlijke overvloed en lage kosten.

De nieuwe plasmonische pixelafbeeldingen zijn gemaakt van arrays van aluminium nano-antennes die elk een specifieke kleur produceren door selectief verschillende golflengten van licht te absorberen of te reflecteren. De lengte van de nanoantenne bepaalt de kleur, terwijl de opening tussen elke nanoantenne en het substraat de kleurverzadiging bepaalt.

Een ander uniek kenmerk van het op plasmonische pixel gebaseerde beeld is dat het polarisatie-afstembaar is. Door de polarisatie te veranderen, of de richting waarin de lichtgolven oscilleren, de kleur kan in wezen "aan en uit" worden geschakeld. Dit maakt het mogelijk om gemakkelijk kleuren- of grijswaardenafbeeldingen te maken.

De onderzoekers zijn van plan om in de toekomst verdere verbeteringen aan te brengen in het plasmonische pixelconcept.

"De directe doelen zijn het verder verfijnen van het algoritme om het kleurengamma en de verzadiging te vergroten, en om de opgeschaalde fabricage van plasmonische pixelapparaten met groot oppervlak met nano-afdruklithografie te onderzoeken, ' zei Jacobus.

© 2016 Fys.org