scienceline.ru

Понедельник, Дек 17th

Last updateПн, 30 Июль 2018 8am

Высококачественные полноцветные изображения можно сформировать, используя пиксели кремниевой наноструктуры.

1101a

Цветные отпечатки, производимые на современных принтерах, имеют разрешение в несколько тысяч точек на дюйм (dpi), но альтернативная стратегия, которая использует силу нанотехнологий, может улучшить это разрешение на порядок.

Нанесение капель чернил на поверхность для создания цветных изображений - это многовековая технология. Исследователи A*STAR в настоящее время тестируют новый метод, который использует массив наноструктур, отражающих свет желаемого цвета. Поскольку эти структуры или пиксели намного меньше, чем капли чернил, в принципе можно достичь разрешения до 100 000 точек на дюйм.

Наноструктуры воздействуют на свет через так называемые оптические резонансы. В случае металлов эти оптические резонансы обусловлены возбуждением плазмонов - свет сильно связан с пространственно ограниченными электронами на поверхности и либо поглощается, либо отражается в зависимости от его длины волны. Максимальная длина волны отражательной способности и, соответственно, чистота цвета пикселя настраивается путем изменения размеров наноструктур.

Плазмонные материалы часто представляют собой благородные металлы, такие как золото, серебро или алюминий. Но эти материалы ограничены ценой, охватом спектра или низкой чистотой цвета, который они отражают.

Рамон Паниагуа-Домингес из Института хранения данных A*STAR и его сотрудники исследовали полупроводниковые наноструктуры из кремния. Они измеряют оптические свойства массива дисков диаметром от 50 до 250 нанометров в условиях освещения, подходящих для практической реализации.

«Мы сравнили качество цветов, генерируемых кремниевыми частицами, с цветом из серебристых и алюминиевых плазменных частиц», - говорит Паниагуа-Домингес. «Мы показали, что полученные цвета имеют гораздо лучшее качество с точки зрения оттенка, гаммы и интенсивности».

Улучшение связано с тем, что цвета из кремния не являются следствием плазмонных резонансов, как в благородных металлах, а скорее зависит от геометрических резонансов, возникающих в связанных электронах. Следовательно, кремний подвержен потерям поглощения в меньшей степени, чем серебро или алюминий, и поэтому он может создавать более четкий спектр отражения, что означает лучшую чистоту цвета.

Технология изготовления кремниевых наноструктур хорошо развита благодаря широкому внедрению в производство электроники, что позволило воспроизвести такие шедевры, как «Крик» Эдварда Мунка на площади меньше одного квадратного миллиметра.

«Мы сосредоточены на расширении цветовой гаммы, чтобы выйти за рамки стандарта, широко используемого в индустрии дисплеев», - говорит Паниагуа-Домингес. «Мы также изучим механизмы активного контроля резонансов, а следовательно, и цвета частиц, чтобы приблизить эту технологию к применению в дисплеях сверхвысокого разрешения».