Figura 1. Imagem de microscópio óptico de campo claro das matrizes de nanoestruturas de Si. Nanoestruturas de Si de diferentes tamanhos exibem cores de reflexão distintas. (a barra de escala é 20 μm). Crédito:Takahara et al. Nano Letras . 17, 7500-7506. DOI:10.1021 / acs.nano-lett.7b03421
Até agora, os metamateriais usados para criar cores ajustáveis a partir da geometria estrutural foram baseados em metais. Embora eficaz na obtenção de altas resoluções, materiais metálicos sofrem de perdas inerentes de energia em comprimentos de onda visíveis, o que torna a otimização da pureza da cor um desafio. Por comparação, a ressonância dos materiais de silício permite alta refletância e pureza.
Um trio de pesquisadores da Universidade de Osaka demonstrou recentemente o controle preciso da cor usando silício monocristalino. Suas descobertas coloridas foram publicadas em Nano Letras .
"O uso de silício nos permite alcançar alta resolução e alta saturação, "diz o autor correspondente do estudo Junichi Takahara." Materiais totalmente dielétricos que podem produzir pixels de cores individuais com alta resolução, sem mistura de cores, oferecem vantagens distintas em relação aos materiais metálicos. "
Os arranjos de metamateriais apresentam padrões em nanoescala que funcionam como antenas, que convertem a radiação óptica em energia localizada. Litografia de feixe de elétrons foi usada para criar máscaras, que foram usados para proteger a superfície de silício da corrosão de plasma subsequente. A equipe foi capaz de gerar cores vivas controladas completamente pela geometria das antenas, também demonstrando a geração de luz branca, o que é importante para impressão colorida. Além disso, as informações de duas cores eram inerentes a cada pixel e podiam ser reveladas alterando a polarização da luz incidente.
Figura 2. Demonstração de um pixel de sub comprimento de onda. (a) Varredura de íons e (b) imagens de microscópio óptico de um padrão quadriculado que consiste em nanoblocos alternados de dois tamanhos diferentes. (c) Varredura de íons e (d) imagens de microscópio óptico das letras "RGB" por meio de nanoestruturas de Si gerando a cor correspondente. (a barra de escala é 2 μm). (. Crédito:Takahara et al.
A resolução do sub comprimento de onda foi demonstrada pela geração de um padrão xadrez amarelo e azul claramente discernível em áreas de unidade de apenas 300 × 300 nanômetros. Em termos de aplicações eventuais, isso se traduz em impressão em ~ 85, 000 dpi.
A equipe também se divertiu demonstrando seu controle com alguma tipografia nanoescala apropriada para cores, escrevendo "RGB" nos nano blocos de largura necessária para gerar um efeito impressionante.
"Nosso trabalho revela o alto grau de precisão possível por meio do ataque químico de silício monocristalino, "O autor principal Yusuke Nagasaki diz." O acordo entre os valores de refletância calculados e experimentais para nosso sistema também apóia nossa confiança na natureza robusta da técnica que criamos. "
As propriedades de duas cores dos pixels oferecem o potencial de criar imagens sobrepostas, bem como maximizar as informações codificadas em uma área particular da matriz. O trabalho mostra o potencial para uso em tecnologia antifalsificação e tecnologia de exibição avançada, como telas tridimensionais.
