È possibile utilizzare una varietà di tecniche basate sul laser per produrre opere d'arte colorate su metalli. Però, ogni approccio richiede in genere un diverso tipo di laser e impostazioni molto specifiche. In un nuovo studio, i ricercatori descrivono come utilizzare un singolo laser disponibile in commercio per ottenere tre tecniche per la colorazione laser su metallo, rendere le tecniche più pratiche per un'ampia gamma di applicazioni nell'arte e nella creazione di gioielli, con possibilità di produzione in serie.

"Modificando i parametri di lavorazione laser, controlliamo il riscaldamento della superficie metallica nell'intervallo di temperatura dal punto di fusione all'ebollizione e oltre, " ha affermato Nadezhda Shchedrina, membro del gruppo di ricerca guidato da Galina Odintsova dell'Università ITMO in Russia. "Dopo l'elaborazione laser, si formano varie micro e nanostrutture, che creano effetti ottici che cambiano il colore della superficie trattata."

Nel diario Materiali ottici Express , i ricercatori riportano metodi semplici e affidabili per l'utilizzo di un laser che emette impulsi della durata di nanosecondi per creare una vasta gamma di colori sul metallo. Le tecniche non richiedono troppo tempo e possono essere utilizzate per creare immagini grandi o piccole.

"I nostri risultati consentono un nuovo tipo di arte e design, " ha detto Yaroslava Andreeva, membro del gruppo di ricerca. "Vogliamo introdurre il laser come tecnica per un'efficace espressione artistica che offre nuove possibilità agli artisti".

Tecniche colorate

I ricercatori hanno applicato tre metodi per manipolare la colorazione dei metalli con i laser:ossidazione laser, formazione di nanoparticelle laser e strutturazione laser. Hanno creato una tavolozza di colori basata sui loro nuovi approcci e pianificano di espanderla nel tempo.

Per l'ossidazione laser, i ricercatori spiegano in dettaglio come utilizzare un laser per produrre un sottile film di ossido sulla superficie del metallo che crea colore a causa dell'interferenza della luce che si verifica nel film. Questo può creare colore su un'ampia area della superficie del metallo.

I ricercatori delineano anche il secondo metodo, che utilizza un laser per formare nanoparticelle di lunghezza d'onda inferiore, da 5 a 50 nanometri, su metallo. Quando la luce ambientale colpisce queste nanoparticelle, crea colori attraverso un fenomeno ottico noto come risonanza plasmonica di superficie. Il colore può essere modificato modificando la dimensione e la forma delle nanoparticelle. Questo metodo è utile per applicare il colore ai metalli preziosi, come l'argento, e non richiede una preparazione speciale del campione.

Il terzo metodo per la strutturazione laser prevede l'utilizzo di un laser per fondere parzialmente la superficie metallica per formare un modello di sottili scanalature o fessure parallele noto come reticolo periodico. La dispersione della luce su queste strutture porta a colori che dipendono dall'angolo di osservazione. Questa tecnica può essere utilizzata per creare più immagini sulla stessa superficie metallica, con ogni immagine visualizzabile solo da una certa angolazione, rendendolo applicabile per la protezione contro la falsificazione di prodotti in metallo.

Fare arte con i laser

I ricercatori hanno usato i loro nuovi metodi per produrre una varietà di opere d'arte. Con ossidazione laser, hanno ricreato un'illustrazione a colori di una rivista su titanio. Hanno anche realizzato gioielli in argento con decorazione laser colorata per dimostrare l'uso di nanoparticelle, e ha utilizzato la strutturazione laser su acciaio inossidabile per creare immagini che cambiavano colore e aspetto se osservate da diverse angolazioni.

"Questi metodi offrono un'ampia varietà di modi per implementare idee in gioielleria o altri tipi di opere d'arte in metallo senza utilizzare sostanze chimiche di consumo o tossiche, " disse Lutoshina Daria, un membro del gruppo di ricerca di Odintsova. V.P. Veiko, che ha sviluppato l'idea di questo progetto, ha aggiunto che la tavolozza dei colori potrebbe essere ampliata creando una superficie con nanoparticelle di metalli diversi.

I ricercatori affermano che gli approcci di ossidazione e strutturazione laser sono abbastanza affidabili da poter essere utilizzati per la produzione di massa e per la creazione di singole opere d'arte. Continuano a sviluppare il metodo delle nanoparticelle per renderlo più stabile per l'uso quotidiano. I ricercatori stanno anche lavorando per estendere il numero di metalli a cui possono essere applicati i metodi.