Le stampe a colori prodotte su stampanti contemporanee hanno una risoluzione di poche migliaia di punti per pollice (dpi), ma una strategia alternativa che sfrutti la potenza della nanotecnologia può migliorare questa risoluzione di un ordine di grandezza.

Il deposito di gocce d'inchiostro su una superficie per creare immagini a colori è una tecnologia secolare. I ricercatori di A*STAR stanno ora testando un nuovo metodo, che utilizza una serie di nanostrutture che riflettono la luce del colore desiderato. Poiché queste strutture, o pixel, sono molto più piccoli delle gocce d'inchiostro, una risoluzione fino a 100, 000 dpi potrebbero, in linea di principio, essere realizzati.

Le nanostrutture influenzano la luce attraverso le cosiddette risonanze ottiche. Nel caso dei metalli, queste risonanze ottiche sono dovute all'eccitazione dei plasmoni:la luce si accoppia fortemente agli elettroni spazialmente confinati sulla superficie, e viene assorbito o riflesso a seconda della sua lunghezza d'onda. La lunghezza d'onda di riflettività di picco, e quindi il colore apparente del pixel, è sintonizzabile modificando le dimensioni delle nanostrutture.

I materiali plasmonici sono spesso metalli nobili, come oro e argento, o alluminio. Ma questi materiali sono vincolati dal prezzo, copertura dello spettro, o la bassa purezza del colore che riflettono.

Ramón Paniagua-Domínguez dell'A*STAR Data Storage Institute e colleghi studiano le nanostrutture di semiconduttori fatte di silicio. Misurano le proprietà ottiche di una serie di dischi con diametri che vanno da 50 a 250 nanometri in condizioni di illuminazione adatte per un'implementazione pratica.

"Abbiamo confrontato la qualità dei colori generati dalle particelle di silicio con quelli delle particelle plasmoniche di argento e alluminio, " dice Paniagua-Domínguez. "Abbiamo dimostrato che i colori ottenuti sono di qualità molto migliore in termini di tonalità, gamma e intensità."

Il miglioramento è dovuto al fatto che i colori del silicio non derivano da risonanze plasmoniche come nei metalli nobili, ma piuttosto da risonanze geometriche che hanno origine da elettroni legati. Di conseguenza, il silicio è meno influenzato dalle perdite di assorbimento rispetto all'argento o all'alluminio e quindi può produrre uno spettro di riflettanza più nitido, il che significa una migliore purezza del colore.

La tecnologia per la fabbricazione di nanostrutture di silicio è ben sviluppata grazie alla sua ampia adozione nella produzione di elettronica. Grazie a questo sono stati in grado di riprodurre capolavori come L'urlo di Edvard Munch in un'area più piccola di un millimetro quadrato.

"Il nostro obiettivo è espandere la gamma di colori per andare oltre lo standard ampiamente adottato nel settore dei display, " dice Paniagua-Domínguez. "Esploreremo anche meccanismi per controllare attivamente le risonanze, e quindi il colore, delle particelle, per avvicinare questa tecnologia all'applicazione nei display ad altissima definizione."