Згідно з новим дослідженням, лазерні принтери, які "ліплять" зображення в мізерних масштабах, можуть колись зробити кольорові фотографії, які не зникають з часом, як це робить чорнило.
Дослідники Технічного університету Данії виготовили аркуш з полімеру та напівпровідникового металу, який відображає кольори, які ніколи не вицвітають, використовуючи крихітні структури, що розсіюють, поглинають та відбивають світло різної довжини хвилі. Покриття з матеріалу ніколи не потребуватиме перефарбовування, і отримане зображення з часом збереже свою яскравість, вважають вчені.
Цей процес друку також дозволяє людям вибирати більш конкретні кольори, оскільки можна вибирати точні довжини хвилі, що означає менше здогадів, пов’язаних із змішуванням пігментів та порівнянням кольорових діаграм. Ця ж методика може бути застосована для виготовлення водяних знаків або навіть шифрування та зберігання даних, вважають дослідники.
У цій техніці зображення друкуються лазером, який обстрілюють на аркуші, виготовленому з пластику на одному шарі, і германію поверх цього. Листи виготовляють шляхом нанесення нанометрових шарів полімеру та германію у форми, невеликі циліндри та блоки, жоден розміром не більше 100 нанометрів. (Для порівняння, середня прядка людського волосся становить близько 100 000 нанометрів.)
"Ми створюємо нано-відбиток", - розповів Live Science головний автор дослідження Сяолун Чжу, дослідник нанотехнологій Технічного університету Данії.
Подібно до того, що робить лазерний принтер, лазер переробляє крихітні структури, розплавляючи їх. Різна інтенсивність лазера на крихітних масштабах розплавляє структури по-різному, тому вони набувають різної геометрії.
Ось чому роздільна здатність зображення може бути настільки чудовою, вважають дослідники. Зображення з струменевого принтера або лазерного принтера зазвичай складається від 300 до 2400 точок на дюйм. Дослідники зазначають, що піксель розміром у нанометр у тисячі разів менший, що означає роздільну здатність 100 000 точок на дюйм. Насправді вся колекція пікселів нагадує мініатюрне місто хмарочосів, куполів та веж.
Коли біле світло потрапляє в різні форми, воно може відбиватися, бути зігнутим або дифракційним, кажуть дослідники. Оскільки форми настільки малі, деякі не відображають певної довжини хвилі, а інші будуть розсіювати або відскакувати світло. Результат полягає в тому, що людина бачить колір, залежно від конкретного малюнка фігур, згідно з дослідженням.
Крила метелика та пір'я птаха працюють аналогічно, сказав Чжу. Крихітні структури покривають крило метелика або пташине перо, розсіюючи світло специфічними способами, роблячи кольори, які бачать люди. Крила метелика, однак, пропускають частину світла, створюючи райдужну силу, вважають дослідники. Чжу та його колеги отримали більш специфічне, ніж це - комбінація германію та полімеру означає, що вони можуть контролювати, яка довжина хвилі світла відбивається від заданої плями чи ні, тому вони не виробляють райдужного ефекту. Це означає, що яскраві, одинарні кольори там, де вони хочуть, зазначили дослідники.
Оскільки кольори вбудовані в саму структуру простирадла, вони не зникають так, як пігменти піддаються впливу світла, йдеться в дослідженні. Наприклад, звичайна фарба вицвітає, коли потрапляє сонячне світло, тому що ультрафіолетове світло руйнує хімічні речовини, що входять до складу пігменту. Крім того, фарба або чорнило можуть окислюватися або відшаровуватися при впливі розчинників, таких як важкі миючі засоби. (Просто капайте воду на струменеве зображення, і ви можете спостерігати, як чорнило стає розрідженим і біжить.) У старих шедеврах є навіть явище під назвою "металеві мила" на основі складної хімії, яка виникає з віком фарб, повідомляє Chemical & Engineering Новини
Використовуючи свою техніку, Чжу та його колеги зробили невеликі фотографії з «Мона Лізи» та портрет датського фізика Нільса Бор, а також просту фотографію жінки та мосту, кожен розміром яких розміром приблизно 2,5 дюйма (2,5 сантиметри).
Для масового виробництва такого типу принтерів дослідникам потрібно було б зменшити лазерну технологію і може знадобитися інший матеріал для шарів аркушів, вважають дослідники. Цей матеріал повинен мати високий показник заломлення, це означає, що він сильно згинає світло і поглинає світло на довжині хвилі, вибраній для лазера, додали вони. У своїх експериментах вчені обрали зелене світло для довжини хвилі і експериментували з кремнієм для матеріалу, який, за словами Чжу, не ефективно поглинає зелене лазерне світло.
Хоча навіть германій - це можливість, оскільки це не надто дорого. "Кілька кілограмів можуть покрити футбольне поле", - сказав він, зазначивши, що шари германію та полімеру мають товщину лише до 50 нанометрів. Жуман, однак, не завжди є найкращим варіантом, оскільки він не дає добре зелених кольорів, сказав Чжу.
Нове дослідження з'являється у номері, що вийшов 3 травня журналу Science Advances.
