Matrici di pilastri su scala nanometrica realizzati per riflettere la luce di un colore selezionato potrebbero trovare applicazione come filtri ottici nelle fotocamere digitali.

Un raggio di sole è una miscela di luce di colore diverso, compresi tutti i colori dell'arcobaleno. Filtrare o bloccare un colore specifico, o colori, è spesso importante in fotografia, display a colori e altre tecniche di imaging. Un team internazionale di ingegneri ha ora fabbricato array di pilastri in nanoscala d'argento in grado di riflettere selettivamente la luce di qualsiasi colore desiderato1. Il gruppo, guidato da Jinghua Teng e Yan Jun Liu presso l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering di Singapore, mostrano che il colore può essere selezionato variando la dimensione dei pilastri.

La vetrata delle finestre di una chiesa deve il suo colore in parte a un effetto chiamato risonanza plasmonica superficiale:la luce che passa attraverso la finestra interagisce con gli elettroni nelle impurità metalliche di dimensioni nanometriche che sono intrappolate nel vetro.

Luce di un colore specifico, o lunghezza d'onda, costringe questi elettroni a oscillare rapidamente. A sua volta, gli elettroni oscillanti aumentano la quantità di luce trasmessa attraverso il vetro a questa lunghezza d'onda. Teng, Liu e i loro collaboratori sono stati in grado di trasferire questo effetto plasmonico dalle finestre che trasmettono la luce agli specchi che riflettono la luce. "I nostri riflettori compatti potrebbero essere utilizzati per applicazioni che includono la codifica a colori, anticontraffazione e branding del prodotto, "dice Teng.

I ricercatori hanno depositato 6 nanometri di titanio, seguito da 180 nanometri di argento su un substrato di quarzo. Sullo strato d'argento, hanno inciso schiere di cilindri con diametri da 300 a 500 nanometri e una separazione da centro a centro da 320 a 540 nanometri (vedi immagine). Il divario risultante tra alcuni dei pilastri era di appena 20 nanometri. Per ottenere queste piccole caratteristiche, il team ha utilizzato una tecnica chiamata litografia a fascio di elettroni:hanno scansionato un fascio di elettroni per modellare le caratteristiche richieste su uno strato protettivo posto sopra l'argento. Quindi, hanno usato un flusso di atomi di ioni carichi per macinare il metallo esposto e creare i nanopilastri.

Dopo la costruzione, Teng, Liu e il loro team hanno puntato luce bianca su ciascuno degli array e misurato la lunghezza d'onda della radiazione riflessa. Schiere di cilindri di 500 nanometri di diametro e separate da 40 nanometri apparivano rosse perché riflettevano prevalentemente la luce con una lunghezza d'onda di 630 nanometri. Allo stesso modo, pilastri con un diametro di 300 nanometri e una separazione di 20 nanometri apparivano blu mentre riflettevano la luce con una lunghezza d'onda di 490 nanometri.

"Stiamo lavorando per sviluppare ulteriormente questa tecnica per creare display a colori di grandi dimensioni, " dice Teng. "Puntiamo anche a sviluppare applicazioni e collaborazioni con l'industria".