Er is 's werelds eerste 3D-printtechnologie ontwikkeld die kan worden gebruikt in transparante displays en AR-apparaten, die het fysieke fenomeen van de veranderende huidskleur van een kameleon of de prachtige veerkleur van een pauw implementeert.

Het team van Dr. Jaeyeon Pyo bij KERI is erin geslaagd een driedimensionaal diffractierooster te realiseren dat het lichtpad nauwkeurig kan controleren op basis van '3D-printtechnologie op nanoschaal'. Dit is een nieuwe technologie die gebruik kan maken van het principe van structurele kleuren die in de natuur voorkomen voor geavanceerde weergavetechnologie. Het onderzoek is gepubliceerd als omslagartikel in ACS Nano .

Wanneer licht een microstructuur tegenkomt op het golflengteniveau (1/100 tot 1/1000 van de dikte van een mensenhaar), buigt het af en verandert het van pad. In gevallen waarin de microstructuur reulariteit bezit, ondergaan specifieke golflengten van licht sterke reflectie als gevolg van diffractie, wat resulteert in verschillende kleuren die bekend staan ​​als 'structurele kleur'.

In de natuur komt de huidskleur van kameleons bijvoorbeeld niet voort uit een mengsel van meerdere pigmenten; het komt eerder voort uit veranderingen in de microstructuur, die leiden tot de productie van structurele kleuren. Op dezelfde manier zijn de prachtige kleuren van pauwenveren het resultaat van de specifieke opstelling van hun interne microstructuur.

KERI's prestatie is de realisatie van 'diffractierooster', dat de structurele kleur nauwkeurig kan controleren, met 3D-printtechnologie op nanoschaal. Een diffractierooster is een apparaat met een regelmatig gerangschikte microstructuur met als doel de diffractie van licht te regelen. Wanneer er licht op schijnt, wordt het licht gereflecteerd in verschillende paden, afhankelijk van de golflengte, waardoor een specifieke structurele kleur of spectrum ontstaat. Met andere woorden:het is een 3D-printtechnologie die nauwkeurige controle van het licht mogelijk maakt voor levendige kleuren zonder kleurstoffen.

Er is een zeer fijn diffractierooster nodig om de diffractie van licht te regelen waarvan de golflengte slechts 1/1000ste van de dikte van een mensenhaar bedraagt. KERI, dat over 's werelds beste 3D-printtechnologie op nanoschaal beschikt, is erin geslaagd nanodraaddiffractieroosters met hoge dichtheid te printen met een nieuwe aanpak die 'lateraal printen' wordt genoemd. Dit wordt gedaan door het 3D-printmondstuk te bewegen alsof het aan het naaien is om de brugvorm af te drukken(﹇).

Het gedemonstreerde diffractierooster zal naar verwachting worden gebruikt in een verscheidenheid aan geavanceerde weergavetoepassingen. Gezien de transparantie van het diffractierooster zelf, kan het worden gebruikt in een verscheidenheid aan toekomstige transparante displays, zoals slimme ramen, spiegels en heads-up displays in auto's.

Er zijn ook veel toepassingen voor deze technologie in AR-apparaten die al diffractieroosters als sleutelcomponent gebruiken. Bovendien kunnen diffractieroosters worden ontworpen om verschillende kleuren uit te zenden, afhankelijk van hun vervorming, waardoor de technologie bruikbaar wordt in werktuigbouwkundige en biomedische toepassingen waar vervormingsdetectie vereist is, en het diffractierooster zelf kan worden gebruikt in een verscheidenheid aan onderzoek naar optische fysica. P>

Dr. Jaeyeon Pyo van KERI zei dat dit "de eerste 3D-printtechnologie ter wereld is die de gewenste structurele kleur nauwkeurig op de gewenste locatie implementeert, zonder beperkingen op het materiaal of de vorm van het substraat." Hij voegde eraan toe dat deze technologie in staat zal zijn om de formele "Form-Factor"-beperkingen van weergaveapparaten te overwinnen en diversificatie van vormen tot stand zal brengen.

KERI, dat de patentaanvraag voor de originele technologie heeft afgerond, verwacht dat deze prestatie veel aandacht zal krijgen van beeldschermgerelateerde bedrijven, en is van plan de technologieoverdracht te bevorderen door bedrijven te identificeren die deze technologie nodig hebben.

Meer informatie: Jongcheon Bae et al., Driedimensionaal printen van structurele kleuren met behulp van een femtoliter-meniscus, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02236

Journaalinformatie: ACS Nano

Geleverd door de National Research Council of Science &Technology