Matriser av nanoskaliga pelare gjorda för att reflektera ljus av en vald färg skulle kunna användas som optiska filter i digitalkameror.

En stråle av solljus är en blandning av ljus i olika färger, inklusive alla regnbågens färger. Filtrera eller blockera en specifik färg, eller färger, är ofta viktigt inom fotografering, färgskärmar och andra bildtekniker. Ett internationellt team av ingenjörer har nu tillverkat uppsättningar av silverpelare i nanoskala som selektivt kan reflektera ljus av vilken färg som helst1. Laget, leds av Jinghua Teng och Yan Jun Liu vid A*STAR Institute of Materials Research and Engineering i Singapore, visa att färgen kan väljas genom att variera storleken på pelarna.

Det målade glaset i fönstren i en kyrka har sin färg delvis att tacka för en effekt som kallas ytplasmonresonans:ljus som passerar genom fönstret interagerar med elektroner i de nanometerstora metalliska föroreningar som är fångade i glaset.

Ljus av en viss färg, eller våglängd, tvingar dessa elektroner att snabbt svänga. I tur och ordning, de oscillerande elektronerna ökar mängden ljus som sänds genom glaset vid denna våglängd. Teng, Liu och deras medarbetare kunde överföra denna plasmoniska effekt från ljusgenomsläppliga fönster till ljusreflekterande speglar. "Våra kompakta reflektorer kan användas för applikationer inklusive färgkodning, anti-förfalskning och produktvarumärke, säger Teng.

Forskarna deponerade 6 nanometer titan, följt av 180 nanometer silver på ett kvartssubstrat. På silverskiktet, de etsade arrayer av cylindrar med diametrar på 300 till 500 nanometer och en centrum-till-centrum-separation på 320 till 540 nanometer (se bild). Det resulterande gapet mellan några av pelarna var så litet som 20 nanometer. För att uppnå dessa små funktioner, teamet använde en teknik som kallas elektronstrålelitografi:de skannade en elektronstråle för att mönstra de nödvändiga särdragen på ett skyddande lager placerat ovanpå silvret. Sedan, de använde en ström av laddade jonatomer för att fräsa den exponerade metallen och skapa nanopelarna.

Efter bygget, Teng, Liu och deras team lyste vitt ljus på var och en av arrayerna och mätte våglängden på den reflekterade strålningen. Arrayer av cylindrar med 500 nanometer i diameter och åtskilda av 40 nanometer verkade röda eftersom de övervägande reflekterade ljus med en våglängd på 630 nanometer. Liknande, pelare med en diameter på 300 nanometer och en separation på 20 nanometer verkade blå när de reflekterade ljus med en våglängd på 490 nanometer.

"Vi arbetar nu med att vidareutveckla denna teknik för att skapa färgskärmar med stora ytor, ", säger Teng. "Vi strävar också efter att utveckla applikationer och samarbeten med industrin."