Fotonisk krystal tegneplader - til iPads?
Sommerfuglevingers farver bestemmes ikke af farvestoffer, men af overfladens mikrostruktur. Måske er der en skriveplade på vej der udnytter samme princip.
(Kang, Langmuir, 2011, p. 9676)
Hvis man laver et nøjagtigt aftryk af en sommerfuglevinge i en plastic film, således at kun strukturen og ikke noget af selve vingematerialet overføres, opstår samme farver som vingen har. Farverne er nemlig ikke bestemt af pigmenter men udelukkende af overfladens struktur. Optiske gitre reflekterer nogle farver bedre end andre. Det er smart når man ikke har lyst til at skulle "male" med et kemisk stof, eller ændre materialets egne kemiske egenskaber for at opnå absorption af bestemte bølgelængder.
Man skal blot trykke et bestemt mønster i overfladen så får man farvevirkningen.
Fordelen ved at kunne male er at det er dynamisk - man kan relativt nemt ændre mønsteret eller slette det. Har du først trykt et mønster i overfladen af for eksempel et skilt, et vindue eller et display, er det ikke så nemt at ændre. Man har forsøgt med elektriske og magnetiske påvirkninger for at mekanisk at ændre gitterstrukturen og dermed variere farvemønsteret.
I www.nanowerk.com læste jeg om en metode der virker lidt primitiv men alligevel også interessant. Her er der nemlig ikke hverken elektriske og magnetiske felter involveret, så der skal ikke bruges (elektrisk) energi til at vedligeholde mønsteret.
Forskere fra Cornell har lavet en fotonisk krystal ved at hælde et meget stort antal 200 nm polystyren kugler i væskeopløsning ud på en glasoverflade, og lade dem pakke sig tæt i et tyndt lag. Det er nemmere end det lyder at få en næsten perfekt 3D krystal på denne måde. De voldsomme kapillarkræfter trækker gradvist kuglerne sammen så de forbliver længst muligt tid inden i den langsomt fordampende væske. Til sidst bliver de nødt at pakke sig meget tæt - i et såkaldt FCC (face centered cubic) gitter.
Tricket er så at "male" farverne på med silicium olier (polydimethylsiloxan). Olierne er i sig selv farveløse, men ændrer reflektionsbetingelserne afhængig af den molekylære vægt, således at man med en pen med forskellige "blæk" reservoirer kan male med forskellige "farver" - der så kun bliver til farver på grund af det optiske gitter. En af fordelene er at farverne kan ses tydeligt i kraftigt lys, idet lyset reflekteres... der skal ikke bruges aktiv belysning. 
(Kang, Langmuir, 2011, p. 9676)
Mønsteret kan fjernes let med et tyndtflydende opløsningsmiddel, som man kan se på filmen.
Teknikken er sjov og resultaterne imponerende... men jeg er stadig i tvivl om fordelen ved det rent praktisk. Hvad opnår man ved at undgå pigment / maling, som jo også kan fjernes med opløsningsmidler. Forskerne snakker om at det skulle kunne bruges som low-power display, og hvordan er det meningen at skærmen skal opdateres bare nogenlunde dynamisk? Med en masse mikrodyser eller sugerør?
Et whiteboard er jo også et low-power display, så hvad er pointen?
Forskningen er både relevant og interessant, men det er måske lidt tidligt at sige sådan noget som forskerne gør i artiklen: "We expect that such a technique could find applications in the development of new flexible and stretchable drawing substrates and low power reflective display technologies".
Jeg ved af personlig erfaring af den slags optimistiske vejrudsigter er meget tillokkende at skrive ind i videnskabelige artikler og ikke mindst pressemeddelelser. I realiteten er det et lille fåtal af alle disse "banebrydende" teknologier der reelt kommer til at bryde nogen baner. Men det kan ske at ideerne her vil føre til andre ideer der fungerer bedre, og så er det jo godt nok.
Jeg er ikke helt tryg ved at skulle skrive på min iPad ved at tegne med organiske silicium olier - det er normalt noget jeg forsøger at undgå :) ... tiden vil vise om denne slags nanooptiske "olie-maling" ideer har praktiske anvendelser.
4
