Nikad ne vidiš izblijedjeli paun. Svijetle, iridescentno, zeleno i plavo perje ne izblijede na suncu niti se s vremenom promijene. To je zato što boja sve dolazi iz strukture, a ne od pigmenta; samo perje je smeđe boje, a upravo sitni oblici na njima uzrokuju da se svjetlosne valne duljine interferiraju jedna s drugom, proizvodeći boje koje vidite.
Fenomen se proučavao stotinama godina, ali tijekom posljednjeg desetljeća ili tako, znanstvenici su počeli graditi ovu vrstu kolorizacije u strukture koje je stvorio čovjek, na primjer, objavljen danas u časopisu Science Advances . Xiaolong Zhu i tim sa Danskog tehnološkog sveučilišta razvili su metodu koja koristi lasere za izradu nanostruktura od germanija, koje odražavaju valnu duljinu određenih boja, a mogu se koristiti za izgradnju dugotrajnih slika u boji.
"Najvažnije je da radimo laserski tisak visokih razlučivosti puno boja vrlo tankim filmom germanijevog materijala", kaže Zhu.
Naziva ga laserskim tiskom, mada osnove strukturne boje sadrže niz mikroskopskih stupova na površini, a ne ono što mi smatramo normalnim laserskim pisačem. Veličina i oblik tih stupaca odgovaraju valnoj duljini vidljive svjetlosti na takav način da samo određene valne duljine mogu pobjeći iz korita. Među materijalima napravljenim od umjetnih materijala, ta podloga je metal ili poluvodič. U ovom slučaju, Zhu i njegov tim položili su germanij preko plastičnih stupova, postajući prvi koji je izgradio takve strukture poluvodiča bez metala.
To je davalo posebnu prednost: laser velike snage, podešen na pravu frekvenciju, može selektivno rastopiti germanij. Polazna točka je tanki film germanija, napet preko tanke, fleksibilne, plastične površine, s mikroskopskim kružnim stupovima koji se pružaju prema gore. Kad istraživači laserom udaraju u stupce, oni se iz kruga tope u sferu, što mijenja boju koja se pojavljuje u materijalu iz crvene u plavu. Budući da su stubovi široki samo 100 nanometara, postupak može osigurati do ili preko 100 000 dpi, što je približno maksimalno rezolucije koja je teoretski moguća za tradicionalne laserske pisače.
Još bolje, stupanj topljenja je također kontroliran, što znači da polovica sfere ili djelomična sfera mogu pokazati boju bilo gdje u vizualnom spektru između dviju krajnosti.
"Ono što oni ovdje stvarno rješavaju, ključni je inženjerski problem koji se mora riješiti za određene primjene strukturne boje, i to je način na koji možete napraviti sustav u koji možete u njega upisati uzorak kao različite strukturne boje u različitim točkama obrazac ", kaže Vinothan Manoharan, profesor fizike na Harvardu čiji laboratorij proučava različita sredstva za izradu strukturnih boja na temelju samosastavljanja nanočestica.
Ovakve strukturne boje za ispis poželjne su zbog svoje trajnosti. Kao i paun, neće izblijediti ili izbjeliti.
"Dugo neće izblijediti", kaže Zhu. "To je prednost ove vrste tehnologije. Tinta pigmenata će vremenom izblijediti, posebno za vanjsku upotrebu. "
Na ovoj slici Mona Lize laserski ispisano 127.000 točaka po inču. (Tehničko sveučilište u Danskoj) Iako ova metoda zahtijeva materijal na kojem je poluvodič (i nije osobito jeftin, iako tim radi na zamjeni germanija s lako dostupnim silicijom), Zhu kaže da je sloj poluvodiča toliko tanki - 35 nanometara - da se ispisuje na njemu postaje izvedivo za mnoge aplikacije. Prvo spominje sigurnost i pohranu podataka, jer im se visoka razlučivost i velika gustoća podataka omogućuju kodiranje u boji.
DVD možda dolazi sa sigurnosnim uzorkom, kaže. Ili, ako se kružni stupovi zamijene kvadratnim kutijama, tada se svjetlost polarizira na određeni način. Informacije se mogu pohraniti, ali dohvatiti samo pod ispravno polariziranom svjetlošću. To bi moglo ući u vodene žigove ili "tintu" za zaštitu od krivotvorenih valuta.
Ipak, nemojte uskoro tražiti ništa na policama. Zhu i njegov tim još uvijek pokušavaju riješiti lukav, ali važan problem: kako proizvesti zeleno svjetlo. Zelena je na sredini spektra, što znači da će morati razviti strukture kako bi apsorbirali i plavu i crvenu svjetlost. Trenutno razvijaju složenije nanostrukture za to, kaže Zhu.
"Morat će riješiti neke druge probleme kako bi ostvarili aplikacije koje su željeli postići", kaže Manoharan. "Ovo je sada veliko polje. Na ovom prostoru se puno radi. Postoji širok raspon aplikacija za strukturalnu boju, a to je vrsta razloga zašto postoji toliko različitih tehnika. Za ovu aplikaciju moje osobno mišljenje je da je stvarno dobra za sigurnosne boje. "
