Een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Cao Hongtao aan het Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) van de Chinese Academy of Sciences (CAS), heeft een nieuwe directe groeimethode ontwikkeld van verticaal georiënteerde nanocavity-arrays om plasmonische structurele kleuren te genereren, die een breed gamma hebben, verbeterde kleurverzadiging, uitstekende stabiliteit in omgevingscondities en schaalbaarheid van massaproductie. De studie is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen .

Als milieuvriendelijk alternatief voor de traditionele pigmenten en kleurstoffen, plasmonische kleuren hebben een hoog rendement, stabiliteit op de lange termijn, en niet-fotoblekende natuur. Daarom, ze spelen een cruciale rol in nieuwe toepassingen, zoals beeldschermen zonder achtergrondverlichting, zonne-omzetting, enz. Echter, de gemakkelijke fabricagetechniek van grootschalige plasmonische structurele kleuren met een hoge kleurkwaliteit en bestuurbare controlevrijheid moet nog worden verbeterd.

Onderzoekers van NIMTE stelden de directe groeimethode voor van verticaal georiënteerde nanocavity-arrays om plasmonische structurele kleuren te creëren.

De verbeterde gestapelde structuur bestaat uit een Ag nanowire array embedded-SiO ₂ metamateriaal bouwsteenlaag, een nanoschaal dik SiO ₂ gat, en een metalen spiegel. In aanvulling, de hele gestapelde structuur kan worden voorbereid via magnetron sputteren, wat een gemakkelijke opschalingstechniek is. Vooral, de afstemming op nanoschaal op de structuurkenmerken van de nanodraadarrays was goed gekoppeld aan de depositieparameters op een controleerbare en reproduceerbare manier.

Dankzij de extra introductie van Ag NP cermetlaag, meer resonantieabsorptie werd geactiveerd. Zo werd het kleurengamma verder uitgebreid, zelfs inclusief de zwarte kleur, samen met de verbeterde kleurverzadiging. Op deze manier, het full colour palet is gerealiseerd in rood, groente, blauw (RGB) en cyaan, magenta, geel, zwarte (CMYK) kleurruimte.

Bovendien, op harde of flexibele ondergronden, grote oppervlakken en uniforme structurele kleuren vertoonden hoekongevoeligheid en kleurstabiliteit in de lucht.

De studie kan enig licht werpen op generatietechniek, theorie verkenning, materiaal fabricage evolutie, en grootschalige toepassingen van plasmonische kleuren.