Forskare vid ITMO University avslöjade en ny metod för att skriva ut självlysande strukturer baserade på nanopartikelbläck. De unika optiska egenskaperna hos bläcket uppnåddes med hjälp av europiumdopad zirkoniumoxid. Partiklar av detta material har visat sig vara användbara för tillverkning av glödande holografiska beläggningar med en hög grad av skydd. Viktigt, den nya metoden möjliggör tillverkning av anpassade hologram med hjälp av en enkel bläckstråleskrivare.

Bläckstråleutskrift med funktionella nanopartiklar har fått stor genomslag de senaste åren. På grund av ett antal fördelar—brist på toxicitet, högt brytningsindex och högt kvantutbyte – självlysande nanopartiklar hittar fler tillämpningar inom fotonikområdet, terapi och bioavbildning; de används för att producera biosensorer, visualisera cancerceller och i säkerhetsutskriftsteknik. Men för att implementera labbgjorda lösningar i större skala, ett antal steg måste vidtas för att säkerställa korrekt funktion och stabilitet under långtidsförvaring av hologram.

Det nya bläcket som utvecklats av forskarna från ITMO University har egenskaper som adresserar just dessa frågor. I en serie experiment, materialet användes för att trycka monolager av självlysande skyddade hologram och föremål mot förfalskning med hög stabilitet och hållbarhet.

"Europiumdopad zirkoniumdioxid är ett material som har studerats och använts av forskare över hela världen i decennier. vår forskning är ny genom att den använder materialet för att skydda ytan på regnbågshologram. För detta ändamål, vi var tvungna att uppnå vissa egenskaper i materialet, säger Alexandr Vinogradov, medförfattare till forskningen och chef för ITMO Universitys Biochemistry Cluster. "Särskilt, nanopartiklarna i bläcket måste vara nästan identiska i storlek. Strikta krav ställs också av reologiska parametrar som bestämmer materialets viskositet – annars, bläcket kanske inte är lämpligt för bläckstråleutskrift. Vårt mål var att omvandla ett material som från början syntetiserades i ett provrör till en stabil kolloid som kunde tryckas och appliceras på vilken yta som helst. Vår studie beskriver den exakta processen för att skapa ett sådant funktionellt bläck."

Detta är långt ifrån den första forskningen om bläckstråleutskrift av luminescerande optiska nanostrukturer som har gjorts vid ITMO University. tidigare, forskare utvecklade världens första metod för att skriva ut holografiska bilder med en bläckstråleskrivare. Då, teamet använde bläck baserat på titandioxid. En av de mest lovande tillämpningarna för det nya bläcket är inom området för säkerhetsutskrift—såsom polygrafisk tillverkning av sedlar, obligationer och dokument. Till skillnad från befintlig teknik, den nya metoden gör det möjligt att skapa olika individuella hologram i industriell skala, till exempel, ett specifikt mönster eller en nummersekvens på ett dokument som kräver skydd.

Författarna noterar att produkten är redo för praktisk användning. Bläcket är kompatibelt med befintliga skrivhuvudstyper och kan användas med befintliga tillverkningsmöjligheter.