Gli scienziati di A*STAR hanno dimostrato uno schema per aumentare notevolmente il numero di colori che possono essere prodotti da matrici di minuscoli nanodischi di alluminio.

I pigmenti convenzionali producono colori assorbendo selettivamente la luce di diverse lunghezze d'onda, ad esempio l'inchiostro rosso appare rosso perché assorbe fortemente nelle regioni spettrali blu e verde. Un effetto simile può essere realizzato su scala molto più piccola utilizzando array di nanostrutture metalliche, poiché la luce di determinate lunghezze d'onda eccita oscillazioni collettive di elettroni liberi, note come risonanze plasmoniche, in tali strutture.

Un vantaggio dell'utilizzo di nanostrutture metalliche piuttosto che di inchiostri è che è possibile aumentare di cento volte la risoluzione delle immagini a colori. Questa risoluzione rafforzata, al limite di diffrazione della luce, è fondamentale per l'archiviazione dei dati, immagini digitali e applicazioni di sicurezza. L'alluminio, a causa del suo basso costo e della buona stabilità, è un materiale particolarmente attraente da usare.

Joel Yang e Shawn Tan dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e collaboratori hanno utilizzato un fascio di elettroni per formare matrici di pilastri alti circa 100 nanometri. Hanno quindi depositato un sottile strato di alluminio sopra i pilastri e negli spazi tra di loro. In questi array, ogni pixel era un quadrato lungo 800 nanometri contenente quattro nanodischi di alluminio.

La lunghezza d'onda della risonanza plasmonica varia sensibilmente con le dimensioni delle nanostrutture. Di conseguenza, variando il diametro dei quattro nanodischi di alluminio in un pixel (tutti e quattro i nanodischi hanno lo stesso diametro), gli scienziati sono stati in grado di produrre circa 15 colori distinti:un buon inizio, ma appena sufficiente per riprodurre fedelmente le immagini a colori.

Consentendo a due coppie di nanodischi diametralmente opposti di avere diametri diversi l'uno dall'altro, poi la variazione dei due diametri ha permesso loro di aumentare questo numero fino a oltre 100. Infine, hanno generato oltre 300 colori variando sia il diametro del nanodisco (ma mantenendo uguali tutti e quattro i diametri all'interno di un pixel) sia la spaziatura tra i nanodischi adiacenti in un pixel (vedi immagine). "Questo metodo è analogo ai mezzi toni utilizzati nella stampa a base di inchiostro e si traduce in un'ampia gamma di colori, " commenta Yang.

I ricercatori hanno dimostrato l'efficacia della loro tavolozza estesa utilizzando un dipinto di Monet. Hanno riprodotto l'immagine utilizzando una tavolozza sia limitata che estesa, con una riproduzione dei colori molto migliore dalla tavolozza estesa. Sorprendentemente, hanno ridotto l'immagine da 80 centimetri a soli 300 micrometri—un 2, Riduzione di 600 volte delle dimensioni.

"L'uso di un metallo più conveniente ha il potenziale per avvicinare questa tecnologia all'adozione, "Note abbronzate.