I ricercatori della Missouri University of Science and Technology stanno dando un nuovo significato al termine "leggere la stampa fine" con la loro dimostrazione di un processo di stampa a colori che utilizza nanomateriali.

In questo caso, le caratteristiche di stampa sono molto fini – visibili solo con l'ausilio di un microscopio elettronico ad alta potenza.

I ricercatori descrivono il loro metodo di stampa "senza inchiostro" nell'ultimo numero della rivista Nature Publishing Group Rapporti scientifici e illustrare la loro tecnica riproducendo il logo atletico Missouri S&T su una superficie in scala nanometrica. Un nanometro è un miliardesimo di metro, e alcuni nanomateriali hanno dimensioni di pochi atomi.

Il metodo descritto nel Rapporti scientifici L'articolo "Stampa strutturale a colori basata su metasuperfici plasmoniche di perfetto assorbimento della luce" prevede l'uso di sottili sandwich di materiali metallo-dielettrici su scala nanometrica noti come metamateriali che interagiscono con la luce in modi non visti in natura. Sperimentando l'interazione della luce bianca su strutture a sandwich, o interfacce plasmoniche, i ricercatori hanno sviluppato quella che chiamano "una piattaforma di stampa a colori strutturale semplice ma efficiente" su scala nanometrica. Ritengono che il processo sia promettente per applicazioni future, comprese le arti visive su nanoscala, marcatura di sicurezza e memorizzazione delle informazioni.

La superficie di stampa dei ricercatori è costituita da una struttura a sandwich composta da due sottili film di argento separati da un film "distanziatore" di silice. Lo strato superiore della pellicola d'argento ha uno spessore di 25 nanometri ed è perforato con minuscoli fori creati da un processo di microfabbricazione noto come fresatura a fascio ionico focalizzato. Lo strato inferiore di argento è quattro volte più spesso dello strato superiore ma è ancora minuscolo a 100 nanometri. Tra i film superiore e inferiore si trova uno spaziatore dielettrico di silice da 45 nanometri.

I ricercatori hanno creato un modello in scala ridotta del logo atletico e hanno praticato minuscole perforazioni sullo strato superiore della struttura metamateriale. Al microscopio elettronico a scansione, il modello sembra un motivo a ricamo del logo. I ricercatori hanno quindi proiettato la luce attraverso i fori per creare il logo senza inchiostro, ma solo con l'interazione dei materiali e della luce.

Regolando la dimensione del foro dello strato superiore, la luce alla frequenza desiderata è stata irradiata nel materiale con un perfetto assorbimento. Ciò ha permesso ai ricercatori di creare colori diversi nella luce riflessa e quindi di riprodurre accuratamente il logo atletico S&T con tavolozze di colori su scala nanometrica. I ricercatori hanno ulteriormente modificato i fori per alterare la combinazione di colori verde e oro ufficiale del logo per introdurre quattro nuovi colori (una e commerciale arancione, magenta "S" e "T, " simbolo del piccone ciano e blu navy "Missouri").

"Per riprodurre un'opera d'arte colorata con le nostre tavolozze di colori su nanoscala, abbiamo sostituito diverse aree nell'immagine originale con diverse nanostrutture con dimensioni dei fori specificate per rappresentare vari colori visibili, "dice il dottor Xiaodong Yang, un assistente professore presso Missouri S&T, che guida il Laboratorio di ottica su nanoscala nel dipartimento di ingegneria meccanica e aerospaziale dell'università. "Abbiamo scelto il logo atletico per soddisfare questa esigenza".

"A differenza del processo di stampa di una stampante a getto d'inchiostro o laser, dove vengono utilizzati pigmenti di colore misto, non viene utilizzato inchiostro a colori nel nostro processo di stampa strutturale - solo diverse dimensioni di fori su un sottile strato metallico, "dice il dottor Jie Gao, un assistente professore di ingegneria meccanica e aerospaziale presso Missouri S&T e coautore dell'articolo.

Nella loro carta, gli autori notano che il processo ha portato a "colori puri con elevata luminosità" con poca necessità di rivestimenti protettivi. I ricercatori ritengono che il processo potrebbe portare a "ad alte prestazioni, stampa a colori senza pigmenti e applicazioni pertinenti come la marcatura di sicurezza e l'archiviazione delle informazioni."