Strukturella färger uppstår eftersom det påtryckta mönstret på en yta ändrar ljusets våglängder. Kinesiska forskare har introducerat en azopolymer som tillåter intryck av nanomönster i en ny rumstemperatur litografisk process. En nyckelaspekt av tekniken är den ljusinducerade fasförändringen av en ny azopolymer, förklarar studien publicerad i tidskriften Angewandte Chemie . Processen bygger enbart på ljusreglering och tillåter nanoimprinting även på flexibla substrat.

Fint strukturerade ytor finns i många relevanta områden, inklusive förfalskning av sedlar och chiptillverkning. Inom elektronikindustrin, ytmönster, såsom tryckta kretsar, skapas av fotolitografiska processer. Fotolitografi betyder att en fotoresist, ett polymermaterial som är känsligt för ultraviolett (UV) ljus, bestrålas genom en mask. De försvagade områdena tvättas bort, och strukturerna är färdiga med etsning, prägling, och andra processer. För att förbereda fotoresisten för UV-ljusstrålning, uppvärmning och kylning är viktiga steg, som orsakar förändringar i det materiella beteendet.

Tyvärr, material tenderar att krympa vid kylning, vilket ställer till problem när mönster i nanostorlek önskas. Därför, Haifeng Yu och hans kollegor från Peking University har utvecklat en nanolitografiprocess som fungerar helt i rumstemperatur. Nyckeln till metoden är en ny fotoresist som ändrar sitt mekaniska beteende enbart genom ljusbestrålning. Ett uppvärmningssteg är inte längre nödvändigt. Den nya fotoresisten innehåller en kemisk komponent som kallas azobensen, som växlar från en rak "trans" till en böjd "cis"-form, och vice versa, när den bestrålas med ljus. Denna azobensen, som är fäst vid polymerryggraden, orsakar de mekanokemiska förändringarna av den resulterande azopolymeren.

För mönstertillverkning, författarna gjorde först azopolymerskiktet flytande belagt på en flexibel plastyta genom att skina UV-ljus på det. Sedan tryckte de ett genomskinligt nanomönstrat silikonark på de flytande områdena och bestrålade lagren med synligt ljus. Detta ljus inducerade härdning av azopolymeren, som antog mallen nanomönster. Sedan applicerade forskarna en fotomask och bestrålade lagren med UV-ljus för att åter flyta de avslöjade områdena. För det sista avtrycket, de pressade ytterligare ett nanomönstrat ark på azopolymerstrukturen och härdade lagren med synligt ljus för att erhålla det färdiga nanomönstrade beläggningsskiktet. Denna teknik kallas "athermal nanoimprint lithography".

Den nanopönstrade ytan dök upp i flera strukturella färger. Små bokstäver eller prydnadsteckningar ändrade sina färger beroende på vinkeln de sågs från. Enligt författarna, tekniken är inte begränsad till strukturella färger. "Den är anpassningsbar till många andra substrat som kiselwafers och andra ljusaktiva material, " säger de. Forskarna föreställer sig tillämpningar inom nanotillverkningsområden där värmeoberoende präglingsprocesser krävs och fototunerbara material har fördelar.