(PhysOrg.com) -- Ingenjörer vid Harvard har demonstrerat en ny typ av inställbart färgfilter som använder optiska nanoantenner för att få exakt kontroll av färgutdata.

Medan ett konventionellt färgfilter bara kan producera en fast färg, ett enda aktivt filter under exponering för olika typer av ljus kan producera en rad färger.

Framsteg har potential att användas i tv-apparater och biologisk bildbehandling, och kan till och med användas för att skapa osynliga säkerhetstaggar för att markera valuta. Resultaten visas i februarinumret av Nanobokstäver .

Kenneth Crozier, Docent i elektroteknik vid Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), och kollegor har konstruerat storleken och formen på metallnanopartiklar så att färgen de visas starkt beror på polariseringen av ljuset som lyser upp dem. Nanopartiklarna kan betraktas som antenner – liknande antenner som används för trådlös kommunikation – men mycket mindre i skala och som arbetar vid synliga frekvenser.

"Med framstegen inom nanoteknik, vi kan exakt kontrollera formen på de optiska nanoantennerna, så att vi kan ställa in dem så att de reagerar olika med ljus av olika färger och olika polarisationer, " sa medförfattaren Tal Ellenbogen, en postdoktor vid SEAS. "Genom att göra så, vi designade en ny sorts kontrollerbart färgfilter."

Konventionella RGB-filter som används för att skapa färg i dagens tv-apparater och bildskärmar har en fast utmatningsfärg (röd, grön, eller blå) och skapa en bredare palett av nyanser genom blandning. Däremot varje pixel i de nanoantennbaserade filtren är dynamiska och kan producera olika färger när polarisationen ändras.

Forskarna kallade dessa filter "kromatiska plasmoniska polarisatorer" eftersom de kan skapa en pixel med en enhetlig färg eller komplexa mönster med färger som varierar som en funktion av position.

För att demonstrera teknikens kapacitet, akronymen LSP (förkortning för lokaliserad ytplasmon) skapades. Med opolariserat ljus eller med ljus som är polariserat vid 45 grader, bokstäverna är osynliga (grå på grå). I polariserat ljus vid 90 grader, bokstäverna verkar levande gula med en blå bakgrund, och vid 0 grader är färgschemat omvänt. Genom att rotera polarisationen av det infallande ljuset, bokstäverna ändrar sedan färg, gå från gult till blått.

"Vad som är något ovanligt med det här arbetet är att vi har ett färgfilter med ett svar som beror på polarisering, säger Crozier.

Forskarna föreställer sig flera typer av tillämpningar:att använda färgfunktionen för att presentera olika färger i en skärm eller kamera, visar polarisationseffekter i vävnad för biomedicinsk avbildning, och integrera tekniken i etiketter eller papper för att generera säkerhetsetiketter som kan märka pengar och andra föremål.

Att se färgeffekterna från nuvarande tillverkade prover kräver förstoring, men storskaliga nanotrycktekniker skulle kunna användas för att generera prover som är tillräckligt stora för att ses med blotta ögat. Att bygga en tv, till exempel, att använda nanoantennerna skulle kräva en hel del avancerad teknik, men Crozier och Ellenbogen säger att det är absolut genomförbart.

Crozier krediterar det senaste förskottet, till viss del, att ta ett biologiskt förhållningssätt till problemet med färggenerering. Ellenbogen, vem är, ironiskt, färgblind, hade tidigare studerat beräkningsmodeller av visuell cortex och tagit med sig sådan kunskap till labbet.

"De kromatiska plasmoniska polarisatorerna kombinerar två strukturer, var och en med olika spektralrespons, och det mänskliga ögat kan se blandningen av dessa två spektrala svar som färg, sa Crozier.

"Vi skulle normalt fråga vad svaret är när det gäller spektrumet, snarare än vad är svaret i termer av ögat, tillade Ellenbogen.