Bilden är på en duk så bred som ett människohår, dess färger bleknar aldrig, och de kan redigeras och raderas på begäran.

Professor Laura Na Liu vid universitetet i Heidelberg i Tyskland har skapat det med magnesiumblock som lyser eftersom fria elektroner inuti dem utför en sorts mexikansk våg som kallas plasmon.

"Till skillnad från de ljusemitterande dioderna i våra telefoner, metallblocken behöver ingen elektricitet för att lysa, och till skillnad från pigment, de bleknar aldrig, "sade professor Liu." Plasmoner kan revolutionera hur vi visar färg. "

Plasmoner uppstår från den naturliga ebben och flödet av fria elektroner. När den är upplyst, dessa partiklar svänger fram och tillbaka inom ramen för metaller. Om dessa begränsningar är smala, elektronerna oscillerar snabbare. Vid tillräckligt höga frekvenser, de kan reflektera ljus.

I århundraden, glastillverkare har använt fenomenet för att ge mousserande färger på kyrkfönster genom att lägga till små metallpartiklar i deras recept.

Som en del av Dynamic Nano -projektet, finansieras av EU:s Europeiska forskningsråd, Prof. Liu har finjusterat storleken och avståndet mellan magnesiumblock för att skräddarsy rytmen vid vilken plasmoner svänger inuti dem. Varje konfiguration reflekterar ljus med en annan frekvens, lägga till en ny färg till hennes palett.

"Blocken är så små att du kan packa 100 000 pixlar i varje tum, "sade professor Liu." Denna upplösning är storleksordningar högre än vad vi kan uppnå idag med skrivare. "

Ändå är bildens avgörande drag varken dess permanenta ljusstyrka, inte heller dess resolution, enligt professor Liu. Hon tror att det som skiljer det från andra framsteg inom plasmonik är att hon kan ändra bildens färger på begäran.

Transparent

De flesta forskare inom plasmonik har experimenterat med ädelmetaller som guld. Med stöd av EU:s European Research Council (ERC), Prof. Liu har valt att arbeta med material som magnesium som kan binda till väte för att ändra deras fysiska egenskaper.

"När vi sprutar väte över magnesiumblock, vi förvandlar dem gradvis till isolatorer, "sa professor Liu." Detta ändrar färgerna som de reflekterar tills de äntligen blir transparenta. "

I januari i år, Prof. Liu demonstrerade potentialen i hennes färgskiftande material genom att animera en fyrverkeri på ett område som är stort som ett nålhuvud. Hon visade också hur tekniken kan användas för att kryptera dolda meddelanden. Den första kommersiella applikationen som hon förutser är en säkerhetsetikett för att autentisera läkemedel på tillväxtmarknader.

"Förfalskare kan hänga med i framstegen när det gäller att producera finstilta eller hologram, "men hon sa." Men att skapa raderbara plasmoniska strukturer kräver vakuumutrustning som vanliga kriminella skulle kämpa för att få tag på. "

Om hon och hennes medarbetare kan hitta ett sätt att inkapsla vätet under exponeringsprocessen och öka antalet cykler som magnesiumblocken kan utstå, hon räknar med att tekniken kan nå marknaden under de kommande två åren.

För att dela de färgstarka utsikterna för plasmonik med en bredare publik, Professor Sergey Bozhevolnyi vid Syddansk Universitet, i Odense, har en idé som kan föra deras produktion närmare hemmet.

Han arbetar med skalbara metoder för att göra små metallantenner på plana ytor som lasrar kan smälta till sfärer. Varje antenn reflekterar en annan färg beroende på hur länge lasern bestrålar den.

Bläckstråle

Tillvägagångssättet skiljer den komplexa uppgiften att producera metallpartiklarna från den praktiska uppgiften att producera bilden.

"Att göra upp med komplexa laboratorietekniker kan leda till att plasmonik ersätter konventionell bläckstråleskrivning, "sade professor Bozhevolnyi.

Detta skulle erbjuda välkomna nyheter för miljön när färger och bläck släpper ut farliga kemikalier i naturliga ekosystem. Det skulle också göra det möjligt att lagra publicerad data i mindre arkiv och hålla bilder säkra från blekning över tid.

Professor Bozhevolnyi ser plasmonikens tillämpningar nå ännu längre. Som en del av hans ERC -projekt PLAQNAP, han utforskar hur plasmoner också kan påverka IT -området.

"Ett hinder för att öka datorns bearbetningshastighet är den hastighet med vilken information kan överföras via elektriska ledningar, "sade professor Bozhevolnyi." Vi når den fysiska gränsen för dataöverföring inuti datorer. "

Enligt professor Bozhevolnyi, ljus överför signaler snabbare men ingen vet hur man utnyttjar ljus med datorchips. Enligt hans åsikt, plasmonik kan vara lösningen.

"Plasmoner är snabba och kompakta, "sa prof. Bozhevolnyi." Liksom deras användning vid färggenerering visar, dessa svängningar kan styra ljus mycket bra. Vår utmaning nu är att kontrollera plasmonerna. "