Tot nu, de metamaterialen die worden gebruikt om afstembare kleuren te creëren uit structurele geometrie zijn gebaseerd op metalen. Hoewel effectief in het bereiken van hoge resoluties, metalen materialen lijden aan inherente energieverliezen bij zichtbare golflengten, wat het optimaliseren van de kleurzuiverheid een uitdaging maakt. Ter vergelijking, de resonantie van siliciummaterialen maakt een hoge reflectie en zuiverheid mogelijk.

Een drietal onderzoekers van de Universiteit van Osaka heeft onlangs een nauwkeurige kleurcontrole aangetoond met behulp van monokristallijn silicium. Hun kleurrijke bevindingen werden gepubliceerd in Nano-letters .

"Het gebruik van silicium stelt ons in staat om zowel een hoge resolutie als een hoge verzadiging te bereiken, "Volledig diëlektrische materialen die individuele kleurenpixels kunnen produceren met een hoge resolutie, zonder kleurmenging, bieden duidelijke voordelen ten opzichte van metalen materialen."

De metamateriaal-arrays hebben patronen op nanoschaal die als antennes fungeren, die optische straling omzetten in gelokaliseerde energie. Elektronenbundellithografie werd gebruikt om maskers te maken, die werden gebruikt om het siliciumoppervlak te beschermen tegen daaropvolgende plasma-etsing. Het team was in staat om levendige kleuren te genereren die volledig werden gecontroleerd door de geometrie van de antennes, ook demonstreren van wit licht generatie, wat belangrijk is voor full colour bedrukking. In aanvulling, tweekleurige informatie was inherent aan elke pixel en kon worden onthuld door de polarisatie van het invallende licht te veranderen.

De subgolflengteresolutie werd aangetoond door een duidelijk waarneembaar geel en blauw dambordpatroon te genereren binnen eenheidsgebieden van slechts 300 × 300 nanometer. Wat de eventuele toepassingen betreft, dit vertaalt zich in afdrukken bij ~85, 000dpi.

Het team had ook wat plezier door hun controle te demonstreren met een kleurspecifieke typografie op nanoschaal, schrijven van "RGB" in de benodigde breedte nanoblokken om een ​​opvallend effect te genereren.

"Ons werk onthult de hoge mate van precisie die mogelijk is door het etsen van monokristallijn silicium, " zegt hoofdauteur Yusuke Nagasaki. "De overeenkomst tussen de berekende en experimentele reflectiewaarden voor ons systeem ondersteunt ook ons ​​vertrouwen in de robuuste aard van de techniek die we hebben gemaakt."

De tweekleurige eigenschappen van de pixels bieden de mogelijkheid om overlappende afbeeldingen te creëren, evenals het maximaliseren van de informatie die is gecodeerd in een bepaald gebied van de array. Het werk toont potentieel voor gebruik in anti-namaaktechnologie en geavanceerde weergavetechnologie zoals driedimensionale displays.