Uma variedade de técnicas baseadas em laser pode ser usada para produzir arte colorida em metais. Contudo, cada abordagem normalmente requer um tipo diferente de laser e configurações muito específicas. Em um novo estudo, pesquisadores descrevem como usar um único laser disponível comercialmente para obter três técnicas de colorização a laser em metal, tornando as técnicas mais práticas para uma ampla gama de aplicações na arte e na fabricação de joias, com a possibilidade de produção em massa.

"Ao alterar os parâmetros de processamento do laser, controlamos o aquecimento da superfície do metal na faixa de temperatura do ponto de fusão à ebulição e acima, "disse Nadezhda Shchedrina, membro da equipe de pesquisa liderada por Galina Odintsova da Universidade ITMO na Rússia." Após o processamento a laser, várias micro e nanoestruturas são formadas, que criam efeitos óticos que mudam a cor da superfície tratada. "

No jornal Optical Materials Express , os pesquisadores relatam métodos simples e confiáveis ​​para usar um laser que emite pulsos de nanossegundos para criar uma grande paleta de cores no metal. As técnicas não consomem muito tempo e podem ser usadas para criar imagens grandes ou pequenas.

"Nossos resultados permitem um novo tipo de arte e design, "disse Yaroslava Andreeva, membro da equipe de pesquisa. “Queremos apresentar o laser como uma técnica de expressão artística eficaz que oferece novas possibilidades para os artistas”.

Técnicas coloridas

Os pesquisadores aplicaram três métodos para manipular a coloração do metal com lasers:oxidação a laser, formação de nanopartículas de laser e estruturação de laser. Eles criaram uma paleta de cores com base em suas novas abordagens e planejam expandi-la ao longo do tempo.

Para oxidação a laser, os pesquisadores detalham como usar um laser para produzir um filme fino de óxido na superfície do metal que cria cor devido à interferência da luz que ocorre no filme. Isso pode criar cor em uma ampla área da superfície do metal.

Os pesquisadores também descrevem o segundo método, que usa um laser para formar nanopartículas de comprimento de onda - cerca de 5 a 50 nanômetros - em metal. Quando a luz ambiente atinge essas nanopartículas, ele cria cores por meio de um fenômeno óptico conhecido como ressonância de plasmon de superfície. A cor pode ser modificada alterando o tamanho e a forma das nanopartículas. Este método é útil para aplicar cor a metais preciosos, como prata, e não requer preparação especial de amostra.

O terceiro método para estruturação a laser envolve o uso de um laser para derreter parcialmente a superfície do metal para formar um padrão de ranhuras paralelas finas ou fendas conhecidas como grade periódica. O espalhamento da luz por essas estruturas leva a cores que dependem do ângulo de observação. Esta técnica pode ser usada para criar várias imagens na mesma superfície de metal, com cada imagem visível apenas em um determinado ângulo, tornando-o aplicável para proteção contra falsificação de produtos de metal.

Fazendo arte com lasers

Os pesquisadores usaram seus novos métodos para produzir uma variedade de obras de arte. Com a oxidação a laser, eles recriaram uma ilustração colorida de uma revista em titânio. Eles também fizeram joias de prata com decoração a laser colorida para demonstrar o uso de nanopartículas, e usaram a estruturação de laser em aço inoxidável para fazer imagens que mudavam de cor e aparência quando observadas de diferentes ângulos.

"Esses métodos oferecem uma ampla variedade de maneiras de implementar ideias em joias ou outros tipos de arte de metal sem o uso de produtos químicos consumíveis ou tóxicos, "disse Lutoshina Daria, um membro da equipe de pesquisa de Odintsova. V.P. Veiko, que desenvolveu a ideia para este projeto, acrescentou que a paleta de cores poderia ser expandida com a criação de uma superfície com nanopartículas feitas de metais diferentes.

Os pesquisadores afirmam que as abordagens de oxidação e estruturação a laser são confiáveis ​​o suficiente para serem usadas na produção em massa, bem como na criação de obras de arte individuais. Eles continuam a desenvolver o método das nanopartículas para torná-lo mais estável para o uso diário. Os pesquisadores também estão trabalhando para aumentar o número de metais aos quais os métodos podem ser aplicados.