Согласно новому исследованию, лазерные принтеры, которые "лепят" изображения в минимальных масштабах, могут однажды сделать цветные фотографии, которые не тускнеют со временем, как чернила.
Исследователи из Технического университета Дании создали лист из полимера и полупроводникового металла, который отражает цвета, которые никогда не выцветают, используя крошечные структуры, которые рассеивают, поглощают и отражают свет с различными длинами волн. Ученые считают, что покрытие из материала никогда не будет нуждаться в перекраске, и полученное изображение сохранит свою вибрацию с течением времени.
По словам исследователей, этот процесс печати также позволяет людям выбирать более конкретные цвета, поскольку можно выбирать точные длины волн, а это означает, что при смешивании пигментов и сравнении цветовых диаграмм требуется меньше догадок. По словам исследователей, тот же метод может применяться для создания водяных знаков или даже шифрования и хранения данных.
В этом методе изображения печатаются с помощью лазера, который подается на лист из пластика в один слой и германий в верхней части. Листы изготавливаются путем нанесения нанометровых слоев полимера и германия в виде маленьких цилиндров и блоков, размеры которых не превышают 100 нанометров. (Для сравнения, средняя прядь человеческих волос имеет ширину около 100 000 нанометров.)
«Мы создаем нано-отпечаток», - сказал ведущий автор исследования Сяолун Чжу, исследователь нанотехнологий в Техническом университете Дании.
Подобно тому, что делает лазерный принтер, лазер изменяет крошечные структуры, плавя их. Изменение интенсивности лазера в крошечных масштабах плавит структуры по-разному, поэтому они принимают различные геометрии.
Именно поэтому разрешение изображения может быть таким хорошим, считают исследователи. Изображение от струйного принтера или лазерного принтера обычно состоит из 300–2400 точек на дюйм. Исследователи утверждают, что размер пикселя в нанометрах в тысячи раз меньше, что означает разрешение в 100 000 точек на дюйм. На самом деле вся коллекция пикселей напоминает миниатюрный город с небоскребами, куполами и башнями.
По словам исследователей, когда белый свет попадает в различные формы, он может отражать, изгибаться или рассеиваться. Поскольку формы очень маленькие, некоторые не будут отражать определенные длины волн, в то время как другие будут рассеивать или отражать свет. Результатом является то, что человек видит цвет, в зависимости от конкретной модели фигур, согласно исследованию.
По словам Чжу, крылья бабочки и птичьи перья работают аналогичным образом. Крошечные структуры покрывают крыло бабочки или птичье перо, рассеивая свет определенным образом, создавая цвета, которые видят люди. Исследователи утверждают, что крылья бабочки передают часть света, создавая радужность. Чжу и его коллеги получили более конкретное объяснение - комбинация германия и полимера означает, что они могут контролировать, какие длины волн света отражаются от данного пятна или нет, поэтому они не дают радужного эффекта. По словам исследователей, это означает, что яркие, яркие цвета там, где они хотят.
Так как цвета встроены в саму структуру листов, они не исчезнут так, как пигменты при воздействии света, говорится в исследовании. Например, обычная краска выцветает, когда на нее попадает солнечный свет, потому что ультрафиолетовое излучение расщепляет химические вещества, которые составляют пигмент. Кроме того, краска или чернила могут окисляться или отслаиваться под воздействием растворителей, таких как моющие средства для тяжелых условий эксплуатации. (Просто капните воду на струйное изображение, и вы можете наблюдать, как чернила растворяются и растекаются.) На старых шедеврах есть даже явление, называемое «металлическое мыло», основанное на сложной химии, которая возникает с возрастом красок, согласно Chemical & Engineering. Новости.
Используя свою технику, Чжу и его коллеги сделали небольшие снимки Моны Лизы и портрета датского физика Нильса Бора, а также простую фотографию женщины и моста, каждая из которых имеет размеры около 1 дюйма (2,5 сантиметра) в поперечнике.
Исследователи считают, что для массового производства принтеров такого типа исследователям потребуется уменьшить размер лазерной технологии и, возможно, потребуется другой материал для слоев листов. Этот материал должен иметь высокий показатель преломления, то есть он сильно изгибает свет и поглощает свет на длине волны, выбранной для лазера, добавили они. В своих экспериментах ученые выбрали зеленый свет для длины волны и экспериментировали с кремнием для материала, который, по словам Чжу, не так эффективно поглощает зеленый лазерный свет.
Однако возможен даже германий, потому что он не слишком дорогой. «Несколько килограммов могут покрыть футбольное поле», - сказал он, отметив, что толщина слоев германия и полимера составляет всего до 50 нанометров. Однако германий не обязательно является лучшим вариантом, потому что он не очень хорошо воспроизводит зеленые цвета, сказал Чжу.
Новое исследование появляется в выпуске журнала Science Advances от 3 мая.
