Modello di prova di miscelazione del colore di immagini a fuoco e fuori fuoco che mostrano la saturazione e il controllo della luminosità dell'algoritmo di progettazione dei pixel plasmonici. Credito:James et al. ©2016 Società Chimica Americana
(Phys.org)—I ricercatori stanno sviluppando una tecnologia che potrebbe un giorno produrre etichette per imballaggi con vernice e colore che non sbiadiscono mai. Il colore è prodotto da un tipo di nanostruttura chiamato "pixel plasmonico". Questi pixel sono fatti di nanoantenne in alluminio, e quando gli elettroni liberi nel metallo vibrano collettivamente a frequenze specifiche, producono un colore specifico.
In un nuovo articolo pubblicato su Nano lettere , Timothy D. James, Paul Mulvaney, e Ann Roberts dell'Università di Melbourne hanno dimostrato un nuovo design di pixel plasmonici che affronta molti dei problemi critici che affliggono le immagini a colori plasmonici, compreso un numero limitato di colori, piccola dimensione dell'immagine, e difficoltà nella creazione di colori accurati senza l'utilizzo di complessi algoritmi di mappatura dei colori.
Il nuovo design dei pixel plasmonici utilizza un algoritmo in grado di produrre quasi 2000 diversi colori e sfumature e raggiungere una risoluzione che supera il limite di risoluzione dell'occhio umano. Dimostrare, i ricercatori hanno fabbricato un'immagine lunga 1,5 cm (che è relativamente grande rispetto alle precedenti immagini plasmoniche), e ha mostrato che i colori possono essere riprodotti accuratamente utilizzando un semplice algoritmo di mappatura dei colori.
Sebbene altre aree della ricerca plasmonica possano avere potenziali applicazioni come display per telefoni e TV, questo pixel plasmonico produce un'immagine statica, dove il colore e la struttura sono fissati al momento della fabbricazione e non possono essere modificati.
"Le potenziali applicazioni per il pixel plasmonico (e altre nanostrutture che producono colore in questo spazio di ricerca) sarebbero come una vernice industriale sulle automobili, edifici, cartelloni pubblicitari, eccetera., come i pixel plasmonici non svaniranno mai, "James ha detto Phys.org . "Grazie alla possibilità di stampare a risoluzioni superiori rispetto ai tradizionali processi basati su pigmenti, i pixel plasmonici possono anche avere applicazioni in dispositivi basati sulla sicurezza per l'uso su confezioni di prodotti di alto valore, medicinali, eccetera."
(a) Un'immagine lunga 1,5 cm prodotta da pixel plasmonici. Questa fotografia è stata scattata nel 1975 da Mervyn Bishop del Primo Ministro australiano Gough Whitlam versando sabbia nella mano del leader delle comunità Gurindji, Vincenzo Lingiari, consegnando simbolicamente la stazione di Wave Hill al popolo Gurindji. (b) Immagine scattata con il polarizzatore allineato all'asse x. (c) Immagine scattata con il polarizzatore allineato all'asse y. Credito:la Galleria d'Arte del Nuovo Galles del Sud
Come spiegano i ricercatori nel loro articolo, le immagini stampate sono solo un'applicazione della ricerca plasmonica. Altre strutture plasmoniche sono già utilizzate nei sensori, sorgenti luminose, e fotovoltaico. Tutte queste applicazioni si basano sullo stesso concetto generale di plasmoni, che sono fondamentalmente grandi masse di elettroni che si muovono insieme sotto un campo elettrico applicato. I materiali plasmonici più comuni sono oro e argento, ma l'alluminio è il candidato più pratico per applicazioni su larga scala a causa della sua naturale abbondanza e del suo basso costo.
Le nuove immagini di pixel plasmonici sono costituite da array di nanoantenne in alluminio che producono ciascuna un colore specifico assorbendo o riflettendo selettivamente diverse lunghezze d'onda della luce. La lunghezza della nanoantenna ne determina il colore, mentre lo spazio tra ogni nanoantenna e il substrato ne determina la saturazione del colore.
Un'altra caratteristica unica dell'immagine basata su pixel plasmonici è che è sintonizzabile per la polarizzazione. Modificando la polarizzazione, o la direzione in cui oscillano le onde luminose, il colore può essenzialmente essere "acceso e spento". Ciò rende possibile fabbricare facilmente immagini a colori o in scala di grigi.
I ricercatori hanno in programma di apportare ulteriori miglioramenti al concetto di pixel plasmonici in futuro.
"Gli obiettivi immediati sono l'ulteriore perfezionamento dell'algoritmo per aumentare la gamma di colori e la saturazione, e studiare la fabbricazione in scala di dispositivi pixel plasmonici di grande area con litografia nano-impronta, " disse Giacomo.
© 2016 Phys.org
