Traditionelt blæk er for grovkornet, hvis man virkelig vil opnå billedkvalitet i høj opløsning. Derfor har en forskergruppe på Singapores instans for videnskab, teknologi og forskning kastet blækhuset til side og i stedet fremstillet en nanostruktur i metal, som er langt mere fleksibel end blæk. Det skriver Physics World.

Ved at bygge billedet op af nanostrukturer er det lykkedes forskerne at fremstille en farveprinter med en opløsning på 100.000 dpi (prikker pr. tomme), og de regner med, at når man kan printe så tæt, vil det være et brillant redskab til at undgå forfalskninger af f.eks. pengesedler eller til tæt datalagring. Måske kan man også bruge det til at printe skjulte beskeder.

Selv i de optiske mikroskoper, der findes i dag, er opløsningen ikke bedre, end at størrelsen på de forskellige farvepixels ikke må være mindre end halvdelen af lysets bølgelængde. Kommer de tættere på hinanden, vil refleksionen fra de to pixels flimre ind over hinanden, så man ikke kan se forskel.

Det vil sige, at farvepixels altså skal have en størrelse på mindst 250 nm, når lysets bølgelængde er 500 nm. Med disse regler overholdt, er det muligt at nå en opløsning på 100.000 dpi. Men det er farveprintere langt fra i dag, og det skyldes således, at blækdråber ikke kan gøres små nok.

Derfor er der ikke andet at gøre end at droppe blækket og få andre materialer på banen. Forskerne har så skævet til de gamle glaskunstnere, der brugte metalstøv til at frembringe de særlige farverefleksioner.

Film af sølv og guld

Når lys med en bestemt bølgelængde rammer materialet, vil det bringe elektronerne på metaloverfladen af nanostrukturen i resonans, og det bestemmer farven af det lys, som reflekteres.

Denne viden har blandt andet ført til reflekterende metalfilm med små huller, som har været brugbare til at lave farvepixels i micron-størrelse, men her gik grænsen for denne teknologi så også. Indtil nu altså.

Metoden med hullerne kunne stadig bruges, men forskerne kombinerede den med disse metalpartikler i nanostørrelse, som kan reflektere eller absorbere lys med forskellige bølgelængder.

Elektronstrålelitografi og ætsning blev brugt til at fremstille små søjler i siliciumoxid på et siliciumsubstrat og til sidst blev der lagt en 15 nm tynd film af sølv og 5 nm film af guld på spidsen af søjlerne og hen over substratet.

Justering af frekvens

De opbyggede nanosøjler i grupper blev herefter brugt til at gengive farver ved at ændre på diameteren og afstanden mellem dem. Ved at ændre på diameteren kunne forskerne kontrollere frekvensen i overfladematerialet på samme måde, som man kan ændre frekvenser i musik ved at justere på længden af violinstrenge.

Denne diameter bestemmer således, hvilket lys der blev reflekteret, og hvilket der ikke gjorde.

Forskerne testede teknologien ved at bruge midtersidebilledet fra Playboy i november 1972, der ofte bliver brugt som testfoto. Og de lykkedes med at printe et nydeligt billede af modellen Lena i en størrelse, der kun målte 50x50 mikrometer.

En af forskerne, Joel Yang, beskriver det som et nærmest magisk øjeblik, da de havde bygget strukturerne op, lagde metalfilmen på og herefter kunne se farverne springe frem.

De kom også frem til, at ved f.eks. at mikse mere guld i metallegeringen kunne de få mere varme i de rødlige og gullige nuancer.

Ud over datalagring og tryk af hemmelige beskeder ser forskerne også muligheder inden for skærmteknologierne f.eks. til mere effektive e-bogslæsere i farver. Dette afhænger dog af, at teknologien bliver optimeret til masseproduktion.

Dokumentation

Artikel i Physics World
Artikel i Nature