Structurele kleuren verschijnen omdat het ingeprente patroon op een oppervlak de golflengte van licht verandert. Chinese wetenschappers hebben een azopolymeer geïntroduceerd waarmee nanopatronen kunnen worden ingeprent in een nieuw lithografisch proces bij kamertemperatuur. Een belangrijk aspect van de techniek is de door licht geïnduceerde faseverandering van een nieuw azopolymeer, verklaart de studie gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie . Het proces is uitsluitend gebaseerd op lichtregulering en maakt nano-imprinting mogelijk, zelfs op flexibele substraten.

Fijn gestructureerde oppervlakken zijn aanwezig in veel relevante gebieden, inclusief de bestrijding van vervalsing van bankbiljetten en de fabricage van chips. In de elektronica-industrie, oppervlakte patronen, zoals gedrukte schakelingen, worden gemaakt door fotolithografische processen. Fotolithografie betekent dat een fotoresist, een polymeer materiaal dat gevoelig is voor ultraviolet (UV) licht, wordt bestraald door een masker. De verzwakte gebieden worden weggespoeld, en de structuren worden afgewerkt door middel van etsen, inprenting, en andere processen. Om de fotoresist voor te bereiden op bestraling met UV-licht, verwarmen en koelen zijn belangrijke stappen, die veranderingen in het materiaalgedrag veroorzaken.

Helaas, materialen hebben de neiging om te krimpen bij afkoeling, wat problemen oplevert wanneer patronen op nanoschaal gewenst zijn. Daarom, Haifeng Yu en zijn collega's van de Universiteit van Peking hebben een nanolithografieproces ontwikkeld dat volledig bij kamertemperatuur werkt. De sleutel tot de methode is een nieuwe fotoresist die zijn mechanische gedrag alleen verandert door bestraling met licht. Een opwarmstap is niet meer nodig. De nieuwe fotoresist bevat een chemische component genaamd azobenzeen, die overschakelt van een rechte "trans" in een gebogen "cis"-vorm, en vice versa, wanneer bestraald met licht. Dit azobenzeen, die is bevestigd aan de polymeerruggengraat, veroorzaakt de mechanochemische veranderingen van het resulterende azopolymeer.

Voor patroonfabricage, de auteurs hebben eerst de azopolymeerlaag vloeibaar gemaakt op een flexibel plastic oppervlak door er UV-licht op te laten schijnen. Vervolgens drukten ze een transparant siliconenvel met nanopatroon op de vloeibaar gemaakte gebieden en bestraalden de lagen met zichtbaar licht. Dit licht veroorzaakte verharding van het azopolymeer, die het sjabloon nanopatroon heeft aangenomen. Vervolgens brachten de wetenschappers een fotomasker aan en bestraalden de lagen met UV-licht om de onbedekte gebieden opnieuw vloeibaar te maken. Voor de definitieve afdruk, ze drukten een ander vel met nanopatroon op de azopolymeerstructuur en verhardden de lagen met zichtbaar licht om de afgewerkte coatinglaag met nanopatroon te verkrijgen. Deze techniek wordt "athermische nano-imprintlithografie" genoemd.

Het oppervlak met nanopatroon verscheen in meerdere structurele kleuren. Kleine letters of decoratieve tekeningen veranderden van kleur afhankelijk van de hoek waarin ze werden bekeken. Volgens de auteurs is de techniek beperkt zich niet tot structuurkleuren. "Het is aanpasbaar aan veel andere substraten zoals siliciumwafels en andere lichtactieve materialen, ", zeggen ze. De onderzoekers zien toepassingen in nanofabricagegebieden waar warmte-onafhankelijke imprintprocessen vereist zijn en fotoafstembare materialen voordelen hebben.