p Em um relatório publicado recentemente em Nature Communications , um grupo de pesquisa liderado pelo professor associado Joel Yang da Universidade de Tecnologia e Design de Cingapura (SUTD) imprimiu provavelmente o menor modelo 3D colorido da Torre Eiffel. Impressionantemente, nenhum pigmento ou tintas foram usados. Em vez de, o modelo impresso em 3D da Torre Eiffel, medindo menos da metade da largura de um cabelo humano em 39 micrômetros, exibe múltiplas cores devido à maneira como a luz interage com as nanoestruturas que sustentam o modelo. Os modelos 3-D são feitos de uma malha finamente impressa de polímero transparente, formando cristais fotônicos. Esses designs, em sua maioria ocos, diminuem notavelmente de tamanho em cerca de 5 vezes quando aquecidos para produzir uma ampla gama de cores. p O professor Yang disse:"Há um grande entusiasmo na comunidade de pesquisa para desenvolver ainda mais fontes sustentáveis ​​de cores que não são extraídas de animais ou plantas. E se os produtos que fabricamos pudessem derivar sua cor por nano-texturização do material que é em si é feito de? Certas borboletas e besouros evoluíram para fazer isso, talvez pudéssemos aprender a fazer isso também. "Em comparação com os pigmentos e tinturas que dependem da composição química, cores estruturais são de alta resolução, permanente, e ecológico.

p Na natureza, a coloração de algumas borboletas, Gorgulhos Pachyrhynchus, e muitos camaleões são exemplos notáveis ​​de organismos naturais que empregam cristais fotônicos para produzir padrões coloridos. As estruturas de cristal fotônico refletem cores vivas com matizes dependentes de suas constantes de rede. Para refletir cores vivas, as constantes de rede de um cristal fotônico devem ser suficientemente pequenas. Por exemplo, a constante de rede é de apenas ~ 280 nm nas asas de uma borboleta, dando um tom de cor azul. Devido à limitação da resolução de impressão 3D atual, é um desafio imprimir cores e formas arbitrárias em todas as três dimensões nesta escala microscópica de comprimento.

p Para atingir a dimensão necessária de constantes de rede comparáveis ​​às escalas de borboleta, pesquisadores do grupo do Prof Yang empregaram um método de "coloração por encolhimento" que introduz uma etapa de aquecimento aditivo para encolher os cristais fotônicos impressos usando um sistema comercial de litografia de polimerização de dois fótons, ou seja, o Nanoscribe GmbH Photonic Professional GT. O professor Yang acrescentou:"O desafio é encolher estruturas nessas dimensões nanoscópicas sem que elas se aglutinem em uma bolha. Padronizando estruturas maiores, e encolhendo-os depois, produzimos estruturas que não poderiam ter sido impressas diretamente com métodos padrão. "De fato, as linhas repetidas das estruturas da pilha de madeira foram reduzidas para 280 nm, quase 2x menor do que as especificações da máquina. Como um efeito colateral bônus da redução, o índice de refração do polímero reticulado aumentou no processo de aquecimento, o que beneficia ainda mais a geração de cores.

p A Torre Eiffel colorida demonstrou a capacidade de imprimir objetos coloridos 3-D arbitrários e complexos em microescala usando o método "coloração por redução". Com a liberdade de projetar cristais fotônicos 3-D que são reduzidos para se ajustarem a cores específicas, esta tecnologia seria amplamente aplicável para obter componentes ópticos compactos e circuitos fotônicos 3-D integrados operando na região visível.