Forskare suddar ut gränserna mellan vetenskap och konst genom att visa hur en laser kan användas för att skapa konstnärliga mästerverk på ett sätt som speglar klassiska färger och penslar. Den nya tekniken skapar inte bara färgliknande färgstreck på metall utan erbjuder också ett sätt att ändra eller radera färger.

"Vi utvecklade ett sätt att använda en laser för att skapa lokaliserad färg på en metallduk med en teknik som värmer metallen till den punkt där den avdunstar, " sa forskargruppsledare Vadim Veiko från ITMO University i Ryssland. "Med detta tillvägagångssätt, en konstnär kan skapa miniatyrkonst som förmedlar komplex mening inte bara genom form och färg utan också genom olika laserinducerade mikrostrukturer på ytan. "

I Optica , The Optical Societys (OSA) tidskrift, Veiko och kollegor visar att deras nya laserverktyg kan användas för att skapa unika färgglada målningar, inklusive en miniatyrversion av Van Goghs målning "The Starry Night".

"Vi hoppas att lasermålning kommer att fånga uppmärksamheten hos moderna konstnärer och leda till skapandet av en helt ny typ av konst, ", sa forskarteammedlemmen Yaroslava Andreeva. "Tillvägagångssättet kan också användas för modern design och för att skapa färgmarkeringar på olika produkter."

Måla med ljus

Den nya studien bygger på tidigare arbete där forskarna undersökte hur man använder laser för att skapa färg på titan och rostfritt stål. "Vi ville göra mer än att erbjuda en bred palett av stabila färger, sa Galina Odintsova, en medlem av forskargruppen. "Således, vi arbetade för att skapa ett bekvämt verktyg för att applicera dem mer som en konstnärs pensel."

För den nya tekniken, forskarna värmer metallen till en punkt där den börjar avdunsta – mycket högre än de smälttemperaturer som används i tidigare utvecklade metoder. När metallen svalnar, en extremt tunn film av metalloxid bildas. Ljus som reflekteras från metallytan och toppen av oxidfilmen stör på ett sätt som ger olika färger beroende på filmens tjocklek.

"Att öka laserns uppvärmningsintervall tillräckligt för att skapa förångningsprocessen gör våra färgdrag reversibla, omskrivbar, raderbar och mycket mer effektiv, " sa Odintsova. "Vår markeringshastighet är mer än 10 gånger snabbare än tidigare rapporterat."

Raderbar färg

Forskarna använde ett nanosekunds ytterbiumfibersystem utrustat med en galvanometrisk skanner för att skapa streck som kombinerar ytrelief med optiska effekter, skapa nio grundfärger. En andra passage av lasern med en snabbare skanningshastighet kan radera eller ändra färgen på ett område. De visade att ytfärgen på raderade områden inte kunde skiljas från en obehandlad yta och att färger kunde raderas och skrivas om flera gånger utan att den resulterande färgen påverkades.

De demonstrerade den nya laserpenseln genom att använda den för att skapa en 3 X 2-tums version av "Starry Night" på bara 4 minuter. De gjorde också originalkonstverk för att demonstrera färgblandning och radering. Forskarna påpekar att bilder gjorda med denna lasermålningsmetod är extremt motståndskraftiga mot tuffa miljöer och kemikalier och inte kräver någon typ av speciell förvaring.

Forskarna skulle vilja införliva sina nya lasermålningsfunktioner i ett handhållet verktyg som kan användas ungefär som en penna eller pensel för att skapa färgglada bilder eller ritningar på metaller eller metallfolier. Tillvägagångssättet kan också användas för att lägga till nanostrukturerade och hybridmaterial eller periodiska ytgitter för att uppnå en mängd olika optiska effekter.