Kommersiella laserskrivare producerar vanligtvis knivskarpa bilder med bläckfläckar cirka 20 mikrometer från varandra, vilket resulterar i en upplösning på 1, 200 punkter per tum (dpi). Genom att krympa avståndet till bara 250 nanometer – ungefär 100 gånger mindre – kan ett forskarteam på A*STAR nu skriva ut bilder till otroliga 100, 000 dpi, högsta möjliga upplösning för en färgbild. Dessa bilder kan användas som små anti-förfalskningstaggar eller för att koda data med hög densitet.

För att skriva ut bilden, teamet belade en kiselskiva med isolerande väte silsesquioxan och tog sedan bort en del av det lagret för att lämna efter sig en serie upprättstående stolpar på cirka 95 nanometer höga. De täckte dessa nanostolpar med lager av krom, silver och guld (1, 15 och 5 nanometer tjocka, respektive), och belade även skivan med metall för att fungera som en backreflektor.

Varje färgpixel i bilden innehöll högst fyra inlägg, ordnade i en kvadrat. Forskarna kunde producera en regnbåge av färger helt enkelt genom att variera stolparnas avstånd och diameter till mellan 50 nanometer och 140 nanometer.

När ljus träffar det tunna metallskiktet som täcker stolparna, den skickar krusningar – kända som plasmoner – som rinner genom elektronerna i metallen. Storleken på stolpen avgör vilka våglängder av ljus som absorberas, och som reflekteras (se bild).

Plasmonerna i metallkapslarna gör också att elektroner i bakreflektorn oscillerar. "Denna koppling kanaliserar energi från skivorna in i backreflektorplanet, vilket skapar stark absorption som resulterar i att vissa färger subtraheras från det synliga spektrumet, " säger Joel Yang, som ledde teamet av forskare vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering och A*STAR Institute of High Performance Computing.

Att skriva ut bilder på detta sätt gör dem potentiellt mer hållbara än de som skapats med konventionella färgämnen. Dessutom, Färgbilder kan inte vara mer detaljerade:två intilliggande punkter suddas ut till en om de är närmare än halva våglängden av ljuset som reflekteras från dem. Eftersom våglängden för synligt ljus sträcker sig omkring 380–780 nanometer, nanoposterna är så nära som det är fysiskt möjligt för att producera en rimlig färgskala.

Även om processen tar flera timmar, Yang föreslår att en mall för nanoposterna snabbt skulle kunna stämpla många kopior av bilden. "Vi utforskar också nya metoder för att kontrollera polariseringen av ljus med dessa nanostrukturer och metoder för att förbättra pixlarnas färgrenhet, " han lägger till.