La resa cromatica di un nuovo tipo di filtro ottico creato ad Harvard dipende dalla polarizzazione della luce in ingresso. Credito:immagine per gentile concessione di Tal Ellenbogen.
(PhysOrg.com) -- Gli ingegneri di Harvard hanno dimostrato un nuovo tipo di filtro colore sintonizzabile che utilizza nanoantenne ottiche per ottenere un controllo preciso dell'output del colore.
Considerando che un filtro colore convenzionale può produrre solo un colore fisso, un singolo filtro attivo esposto a diversi tipi di luce può produrre una gamma di colori.
L'anticipo ha il potenziale per l'applicazione nei televisori e nell'imaging biologico, e potrebbe anche essere utilizzato per creare tag di sicurezza invisibili per contrassegnare la valuta. I risultati appaiono nel numero di febbraio di Nano lettere .
Kenneth Crozier, Professore Associato di Ingegneria Elettrica presso la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS), e colleghi hanno progettato le dimensioni e la forma delle nanoparticelle metalliche in modo che il colore in cui appaiono dipenda fortemente dalla polarizzazione della luce che le illumina. Le nanoparticelle possono essere considerate antenne, simili alle antenne utilizzate per le comunicazioni wireless, ma di dimensioni molto più ridotte e operanti a frequenze visibili.
"Con i progressi della nanotecnologia, possiamo controllare con precisione la forma delle nanoantenne ottiche, così possiamo sintonizzarli per reagire in modo diverso con luce di diversi colori e diverse polarizzazioni, " ha detto il coautore Tal Ellenbogen, un borsista post-dottorato presso SEAS. "Facendo così, abbiamo progettato un nuovo tipo di filtro colore controllabile."
I filtri RGB convenzionali utilizzati per creare il colore nei televisori e nei monitor odierni hanno un colore di uscita fisso (rosso, verde, o blu) e creare una tavolozza di tonalità più ampia attraverso la fusione. Al contrario, ogni pixel dei filtri basati su nanoantenna è dinamico e in grado di produrre colori diversi quando viene modificata la polarizzazione.
Per dimostrare il loro lavoro, i ricercatori di Harvard hanno creato una lastra di polarizzatori plasmonici cromatici che spiega l'acronimo "LSP". Alla luce di diverse polarizzazioni, le lettere e lo sfondo cambiano colore. L'immagine all'estrema destra mostra le antenne stesse, visto attraverso un microscopio elettronico a scansione. Credito:foto per gentile concessione di Tal Ellenbogen.
I ricercatori hanno soprannominato questi filtri "polarizzatori plasmonici cromatici" in quanto possono creare un pixel con un colore uniforme o modelli complessi con colori che variano in funzione della posizione.
Per dimostrare le capacità della tecnologia, è stato creato l'acronimo LSP (abbreviazione di localized surface plasmon). Con luce non polarizzata o con luce polarizzata a 45 gradi, le lettere sono invisibili (grigio su grigio). In luce polarizzata a 90 gradi, le lettere appaiono di un giallo vivace con uno sfondo blu, e a 0 gradi lo schema dei colori è invertito. Ruotando la polarizzazione della luce incidente, le lettere poi cambiano colore, passando dal giallo al blu.
"Ciò che è alquanto insolito in questo lavoro è che abbiamo un filtro colore con una risposta che dipende dalla polarizzazione, "dice Crozier.
I ricercatori prevedono diversi tipi di applicazioni:utilizzare la funzionalità del colore per presentare colori diversi in un display o in una fotocamera, che mostra gli effetti di polarizzazione nel tessuto per l'imaging biomedico, e l'integrazione della tecnologia in etichette o carta per generare tag di sicurezza che potrebbero contrassegnare denaro e altri oggetti.
Vedere gli effetti cromatici degli attuali campioni fabbricati richiede un ingrandimento, ma le tecniche di nanostampa su larga scala potrebbero essere utilizzate per generare campioni abbastanza grandi da essere visti ad occhio nudo. Per costruire un televisore, Per esempio, l'uso delle nanoantenne richiederebbe una grande quantità di ingegneria avanzata, ma Crozier ed Ellenbogen dicono che è assolutamente fattibile.
Crozier accredita l'ultimo anticipo, in parte, ad adottare un approccio biologico al problema della generazione del colore. Ellenbogen, chi è, ironicamente, daltonico, aveva precedentemente studiato modelli computazionali della corteccia visiva e portato tale conoscenza al laboratorio.
"I polarizzatori plasmonici cromatici combinano due strutture, ciascuno con una diversa risposta spettrale, e l'occhio umano può vedere la mescolanza di queste due risposte spettrali come colore, " disse Crozier.
"Normalmente ci chiederemmo qual è la risposta in termini di spettro, piuttosto che qual è la risposta in termini di occhio, " ha aggiunto Ellenbogen.
