Egzotik ve canlı renkler, pigmentasyon nedeniyle doğada doğal olarak oluşur. Ancak doğa, nano ölçekli yüzey yapıları oluşturarak tüm göz alıcı renkleri sergileyebilir. Tavus kuşunun tüyleri veya bir kelebeğin kanatlarındaki zengin desenler gibi karmaşık fiziksel estetiğe sahip yaratıklar, yüzeylerindeki farklı şekilli nesnelerin küçük ölçekli dizileri sayesinde bu tür yüksek renk çözünürlüğü elde ederler. Doğal olarak oluşan bu renk yapısı, Danimarka Teknik Üniversitesi'nden (DTU) bir araştırma ekibi tarafından kullanıldı. Mürekkep gerektirmeyen bir lazer baskı tekniği geliştirdiler.
Mürekkepsiz lazer baskı
Anders Kristensen ve DTU ekibi tarafından geliştirilen bir lazer baskı tekniği, herhangi bir mürekkep kullanmadan ve kaybolmadan yüksek çözünürlüklü görüntüler üretebiliyor. Ekip, aşağıdakilerden oluşan metasurface adlı bir malzeme oluşturdu. 60 nanometre yüksek plastik sütunlar. Malzemenin yüzeyi, yalnızca bir germanyum kaplamasıyla boyanmıştır. 35 nanometre kalınlık olarak, yarı iletkenler sütunların veya sütunların üstüne yerleştirilir.
[Resim Kaynağı: Danimarka Teknik Üniversitesi]
Kristensen'in ekibi daha sonra metasurayı güçlü bir lazerle patlatarak her bir sütunu daha fazla ısıtır. 1000 ° C sadece birkaç nanosaniye için. Sütunların ucundaki germanyum tabakası ısıtıldığında şekil değiştirir ve sonuç olarak yansıyan ışığın rengini değiştirir ve böylece bir renk görüntüsü ortaya çıkar. Çeşitli lazer yoğunlukları, farklı renk dalga boyları üretir. Örneğin, düşük yoğunluklu lazer patlamaları mavi ışığı yansıtır ve daha yüksek yoğunluklu patlamalar kırmızı ve sarılar verir. Malzemenin yüzeyini kalibre ederek, her sütun farklı bir rengi yansıtabilir ve çeşitli görüntülerin basılmasına izin verebilir.
[Resim Kaynağı: Danimarka Teknik Üniversitesi]
Metasurface kolonları yalnızca birkaç on nanometre boşluğa sahiptir ve bu da ekibin yüzeydeki her santimetre boyunca on binlerce noktayı sıkıştırmasına olanak tanır. Yukarıdaki fotoğrafın C bölümünde, görüntülenen basılı görüntüler, 50 nanometre genişliğinde ve çözünürlüğü var 127.000 DPI (inç başına nokta). Bu DPI seviyesinin takdir edilmesi için, bir iPhone 7 ekranı yalnızca 326 DPI görüntüler. Bu lazer baskı tekniğinin en büyük avantajlarından biri, renkler pigmentler kullanılarak oluşturulmadığı için üretilen görüntünün asla solmamasıdır. Bu tekniğin önerilen bir uygulaması, kurtulmanın imkansız olduğu güvenlik desenlerini veya filigranları yazdırmaktır.
Eksik renk spektrumu
Bu lazer baskı teknolojisinin bir dezavantajı, yeşil rengi üretememesidir. Gökkuşağı spektrumunda yeşil ortada bulunur ve lazerin hem kırmızı hem de mavi ışığı emecek bir yüzey yapısı oluşturması ve patlatması gerekir. Takım lideri Kristensen, sütunlar deforme olduğunda malzeme biraz farklı bir renk şemasını yansıtacağından germanyum kaplamayı silikonla değiştirmeyi düşünüyor. Ayrıca, mevcut tekniğin ürettiği mavi ve kırmızı renkler donuk ve keskinlikten yoksundur.
[Resim Kaynağı: Danimarka Teknik Üniversitesi]
Yeşil rengi elde etmeyi başardıktan sonra, Kristensen tam renk spektrumunu üretmeyi umuyor. Ekip ayrıca, meta yüzey malzemesini dinamik görüntüleri gösterecek bir ekrana dönüştürmek istiyor. Ancak şu an itibariyle, meta yüzey malzemesinde çok yüksek çözünürlüklü hareketli görüntüleri depolamanın bir yolu yok. Bu nedenle ekip, lazer baskı tekniklerini otomobilin iç mekanlarını özelleştirme ve plastik geri dönüşümünü kolaylaştırma gibi diğer uygulamalarda kullanmaya odaklanıyor.
Kaynak: Bilim Gelişmeleri, DTU Nanotech