Biolozi i istraživači nanotehnologije na Sveučilištu Rice godinama rade na projektu koji financira američka mornarica, kako bi stvorili materijal koji se može vizualno prilagoditi okolini u stvarnom vremenu. Cilj je omogućiti brodovima, vozilima i eventualno vojnicima da postanu nevidljivi - ili gotovo nevidljivi - kao neke vrste lignji i druge glavonožce.
Uz kožu lignje kao njihov model, znanstvenici su razvili fleksibilan ekran male snage male rezolucije koji bi realno mogao oponašati njegovo okruženje. Nova tehnologija prikaza zapravo pojedine piksele (sitne obojene točkice koje čine sliku na vašem televizoru i pametnom telefonu) nevidljive ljudskom oku. Koristeći aluminijske nanorode precizne duljine i razmaka, istraživači su otkrili da mogu stvoriti živopisne točkice raznih boja koje su 40 puta manje od piksela koji se nalaze na današnjim televizorima.
Kako radi
U studiji nedavno objavljenoj u ranom izdanju Zbornika Nacionalne akademije nauka (PNAS), autori ilustriraju kako su koristili tehniku zvanu taloženje elektronskih zraka kako bi stvorili niz nanoroda i piksela kvadratnih pet mikrona - otprilike veličine spore biljke ili plijesni - koje daju svijetle boje bez korištenja boja, koje mogu vremenom izblijediti. Boja svakog od tih sićušnih piksela može se fino prilagoditi promjenom udaljenosti između štapova u nizovima ili duljina pojedinih šipki.
Istraživači su stvorili niz piksela s nano-skali koji se mogu precizno prilagoditi raznim bojama (A). Svaki piksel sastoji se od niza sitnih aluminijskih šipki (B) koje, ovisno o njihovoj duljini i rasporedu, proizvode različite boje. (Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država) (Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti Sjedinjenih Američkih Država) Boja piksela nastaje kada svjetlost udari u nanorode i rasprši se na određenim valnim duljinama. Promjenom rasporeda i duljine okolnih nanoroda, tim je u mogućnosti precizno kontrolirati kako svjetlost odbija oko sebe, sužavajući spektar svjetla i, zapravo, podešavajući vidljivu svjetlost koju svaki piksel emitira. Pikseli koje je stvorio tim su također plazmoni, što znači da postaju svjetliji i tamniji, ovisno o svjetlu u okolini, slično bojama vitraža. Ovo bi moglo biti korisno u stvaranju zaslona s manjom potrošnjom energije na uređajima potrošača, koji bi također trebali biti manje stresni na oči.
Budući da se tehnologija uglavnom oslanja na aluminij, koji je jeftin i jednostavan za rad, ove vrste zaslona ne bi trebale biti skupe ili izuzetno teške za proizvodnju.
Prostor za poboljšanje
Stephan Link, izvanredni profesor kemije na Sveučilištu Rice i vodeći istraživač PNAS studije, kaže da tim nije imao za cilj riješiti bilo kakve temeljne probleme s postojećom tehnologijom prikaza, već raditi na manjim pikselima za korištenje u nosivom, materijal male snage koji je tanak i reagira na okolnu svjetlost.
"Sada kada imamo ove lijepe boje, " kaže on u e-poruci, "razmišljamo o svim načinima na koje ih možemo poboljšati i kako možemo raditi na nano lignji koja je krajnji cilj ove suradnje."
Prema Linku, jedan od načina za poboljšanje tehnologije bilo bi partnerstvo sa stručnjacima iz komercijalne industrije prikazivanja. Iako je tehnologija za izradu piksela vrlo različita, tim očekuje da će mnoge druge komponente zaslona, poput tekućih kristala koji određuju brzinu osvježavanja prikaza i vrijeme reakcije piksela, ostati iste ili slične onima koje se danas koriste.
Da bi napravili fleksibilan prikaz, istraživači mogu pokušati izgraditi piksele poput vage, tako da se temeljni materijal može saviti, ali tekući kristali i aluminijski nano-niz mogu ostati ravni. No da bi došli do tog trenutka, timu će možda trebati pomoć.
"Čini se da je to nekako smiješno, ali jedna je velika prepreka smanjiti veličinu dijela tekućih kristala naših zaslona", piše Link. "Vidite vrlo malene LCD ekrane cijelo vrijeme u tehnologiji, ali nemamo fantastične industrijske strojeve koji bi mogli napraviti one s tako visokom preciznošću i obnovljivošću, tako da su to velika prepreka s naše strane."
Još jedna potencijalna prepreka je repliciranje ogromnog niza boja moguće u današnjim vrhunskim ekranima. Iako istraživači još uvijek nisu tamo, Link se čini uvjeren da je njihova tehnologija ispunjena.
"Velika je stvar u boji to što postoje dva načina da se napravi", kaže Link. "Na primjer, boja žuta: valna duljina svjetlosti koja izgleda žuto je 570 nanometara, a mi bismo mogli napraviti piksel s lijepim oštrim vrhom na 570 nm i na taj način vam dati žutu. Ili možemo napraviti žuto postavljanje crvenog i zelenog piksela jedan pored drugog, kao što je to učinjeno na trenutnim RGB zaslonima. Za aktivno prikazivanje, RGB miješanje je način da se to učinkovito učini, ali za trajne prikaze imamo obje mogućnosti. "
RGB miješanje ima vidljive nedostatke na postojećim ekranima, jer su pikseli često vidljivi golim okom. Ali uz ovu tehnologiju, treba vam mikroskop da biste ih vidjeli i uvidjeli koja se metoda stvaranja boja koristi.
Primjena nalaza na potrošačkoj tehnologiji
Sposobnost preciznog stvaranja i manipuliranja sićušnim šipkama nano-razmjera igra veliku ulogu u proboju tima. Polazna duljina ili razmak ovih šipki malo će utjecati na učinak boje dovršenog zaslona. Dakle, skaliranje proizvodnje do masovne proizvodnje ovih vrsta zaslona također bi moglo predstavljati problem - barem u početku. Ipak, nada se da će se ukazati na dvije postojeće proizvodne tehnologije koje bi se mogle upotrijebiti za izradu takvih vrsta zaslona - UV litografiju koja koristi visokoenergetsko svjetlo za stvaranje sitnih struktura i nanoimprint litografiju koja koristi žigove i pritisak (slično kao način znamenke na registarskoj pločici su utisnute, ali na mikroskopskoj ljestvici).
"Osim pronalaženja ispravne metode, tako da možemo obraditi veća područja, " kaže Link, "ostatak proizvodnog procesa je zapravo jednostavan."
Link nije htio pogoditi kada možemo vidjeti te nano-mjerne piksele koji se koriste u komercijalnim zaslonima i uređajima. U ovom trenutku, on i njegovi istraživači još uvijek su usredotočeni na usavršavanje tehnologije u svrhu kamufliranja poput lignji. Suradnja s komercijalnim proizvođačima zaslona mogla bi pomoći timu da se približi tom cilju iako istodobno dovodi do novih vrsta zaslona za potrošačke uređaje.
Možda bi se Linkova grupa u Riceu trebala udružiti s istraživačima s MIT-a, koji također rade na umnožavanju svojstava kože glavonožaca. Tamošnji znanstvenici i inženjeri nedavno su pokazali materijal koji može oponašati ne samo boju, već i teksturu. Ovo će biti važno obilježje za vojni cilj učiniti vozila nevidljivima. Fleksibilan prikaz mogao bi, na primjer, učiniti da rezervoar izgleda izdaleka ili stijena. Ali ako su njegove stranice i dalje glatke i ravne, ipak će se isticati nakon pomnijeg pregleda.
