Figur 1. Ljusfält optiskt mikroskop bild av Si nanostructure arrays. Si nanostrukturer av olika storlekar uppvisar distinkta reflektionsfärger. (skalstapeln är 20 μm). Upphovsman:Takahara et al. Nano bokstäver . 17, 7500-7506. DOI:10.1021/acs.nano-lett.7b03421
Tills nu, metamaterialen som används för att skapa avstämbar färg från strukturgeometri har baserats på metaller. Även om det är effektivt för att uppnå höga upplösningar, metalliska material lider av inneboende energiförluster vid synliga våglängder, vilket gör att optimera färgrenhet utmanande. Som jämförelse, resonansen hos kiselmaterial möjliggör hög reflektans och renhet.
En trio forskare vid Osaka University visade nyligen exakt färgkontroll med monokristallint kisel. Deras färgglada fynd publicerades i Nano bokstäver .
"Användningen av kisel gör att vi kan uppnå både hög upplösning och hög mättnad, "studerar motsvarande författare Junichi Takahara." Alla dielektriska material som kan producera enskilda färgpixlar med hög upplösning, utan färgblandning, erbjuder tydliga fördelar jämfört med metalliska material. "
Metamaterialmatriserna har nanoskala -mönster som fungerar som antenner, som omvandlar optisk strålning till lokal energi. Elektronstråle litografi användes för att skapa masker, som användes för att skydda kiselytan från efterföljande plasmaetsning. Teamet kunde generera levande färger som kontrollerades helt av antennernas geometri, demonstrerar också vitljusgenerering, vilket är viktigt för fullfärgstryck. Dessutom, tvåfärgsinformation var inneboende i varje pixel och kunde avslöjas genom att ändra polariseringen av det infallande ljuset.
Fig.2. Demonstration av en subvåglängdspixel. (a) skanningsjon- och (b) optiska mikroskopbilder av ett rutmönster bestående av alternerande nanoblock av två olika storlekar. (c) skanningsjon och (d) optiska mikroskopbilder av bokstäverna "RGB" med hjälp av Si nanostrukturer som genererar motsvarande färg. (skalstapeln är 2 μm). (. Kredit:Takahara et al.
Subvåglängdsupplösningen demonstrerades genom att generera ett klart urskiljbart gult och blått rutmönster inom enhetsområden på bara 300 × 300 nanometer. När det gäller eventuella ansökningar, detta översätts till utskrift på ~ 85, 000 dpi.
Teamet hade också roligt med att visa sin kontroll med lite färganpassad typografi i nanoskala, skriva "RGB" i den nödvändiga bredden nanoblock för att generera en slående effekt.
"Vårt arbete avslöjar den höga precisionen som är möjlig genom etsning av monokristallint kisel, "säger huvudförfattaren Yusuke Nagasaki." Överensstämmelsen mellan de beräknade och experimentella reflektansvärdena för vårt system stöder också vårt förtroende för den robusta karaktären hos den teknik vi skapade. "
De dubbla färgegenskaperna hos pixlarna ger möjlighet att skapa överlagrade bilder, samt att maximera informationen som kodas in i ett visst område av matrisen. Arbetet visar potential för användning inom förfalskningsteknik och avancerad displayteknik som tredimensionella skärmar.
