I colori strutturali sono usati per realizzare questa immagine microscopica del logo SDU, che è scritto con luce polarizzata circolarmente e visto con luce non polarizzata. L'immagine SEM all'estrema destra mostra la struttura su scala nanometrica, con i confini delle diverse regioni colorate indicate da linee tratteggiate bianche. Credito:Roberts et al. ©2018 American Chemical Society
La maggior parte dei colori su carta e tessuto di oggi sono realizzati con coloranti o pigmenti. Ma i colori possono essere prodotti anche modificando la superficie di un materiale su scala nanometrica, facendo in modo che la superficie rifletta o diffonda diverse frequenze di luce e conferendo a questi materiali "colore strutturale". Le ali di farfalla e le piume di uccello sono esempi di materiali che mostrano naturalmente un colore strutturale.
In un nuovo studio pubblicato su ACS Nano , un team di ricercatori guidato da Sergey Bozhevolnyi dell'Università della Danimarca meridionale ha sviluppato un nuovo metodo per produrre colori strutturali brillanti su pellicole metalliche chiamate array di riflettori plasmonici quasi percolanti. Il metodo utilizza laser per riscaldare e rimodellare minuscole nanoisole d'oro (4-nm) su una superficie di silice, potenzialmente offrendo un'alternativa semplice ed economica al nanopatterning litografico.
Per produrre colori diversi, la potenza del laser è regolata da 1 a 10 mW. La potenza del laser corrisponde a diverse quantità di riscaldamento, che rimodella le nanoisole d'oro in modo che riflettano la luce di diversi colori. Il giallo è prodotto a basse potenze, verde alle potenze intermedie, e rosso ad alte potenze.
Il metodo produce anche risultati diversi a seconda della polarizzazione del laser (le onde luminose sono polarizzate quando sono limitate a vibrare solo in determinate direzioni). Quando la luce laser è polarizzata linearmente, i colori si vedono chiaramente solo se illuminati da luce della stessa polarizzazione. Luce laser polarizzata circolarmente, d'altra parte, produce colori indipendenti dalla polarizzazione che sono visibili utilizzando luce di qualsiasi tipo di polarizzazione e luce non polarizzata.
La capacità di produrre colori sensibili e indipendenti dalla polarizzazione potrebbe essere utile per diversi tipi di applicazioni, ei ricercatori si aspettano che il metodo possa essere facilmente implementato per un uso su larga scala.
"La procedura di fabbricazione per gli array di riflettori quasi a percolazione è estremamente semplice, che richiedono solo tre deposizioni consecutive di materiale (per produrre un riflettore posteriore in metallo otticamente spesso, un sottile spaziatore dielettrico e un film metallico semicontinuo molto sottile) e quindi realmente scalabile alla produzione di massa, " hanno scritto i ricercatori nel loro articolo.
"La combinazione unica delle caratteristiche notevoli di cui sopra rende l'approccio sviluppato per la scrittura a colori laser facilmente utilizzabile per l'implementazione pratica e l'uso in diverse applicazioni che vanno dalla modellazione su scala nanometrica per la marcatura di sicurezza alla stampa a colori su larga scala per la decorazione".
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