Une variété de techniques laser peut être utilisée pour produire des illustrations colorées sur des métaux. Cependant, chaque approche nécessite généralement un type de laser différent et des réglages très spécifiques. Dans une nouvelle étude, les chercheurs décrivent comment utiliser un seul laser disponible dans le commerce pour réaliser trois techniques de colorisation laser sur métal, rendre les techniques plus pratiques pour un large éventail d'applications dans l'art et la fabrication de bijoux, avec possibilité de production en série.

"En modifiant les paramètres de traitement laser, nous contrôlons le chauffage de la surface métallique dans la plage de température allant du point de fusion à l'ébullition et au-dessus, " a déclaré Nadezhda Shchedrina, membre de l'équipe de recherche dirigée par Galina Odintsova de l'Université ITMO en Russie. " Après le traitement au laser, diverses micro et nanostructures sont formées, qui créent des effets optiques qui changent la couleur de la surface traitée."

Dans la revue Matériaux optiques Express , les chercheurs rapportent des méthodes simples et fiables pour utiliser un laser qui émet des impulsions d'une durée de la nanoseconde pour créer une large palette de couleurs sur le métal. Les techniques ne prennent pas trop de temps et peuvent être utilisées pour créer des images grandes ou petites.

"Nos résultats permettent un nouveau type d'art et de design, " a déclaré Yaroslava Andreeva, membre de l'équipe de recherche. "Nous voulons présenter le laser comme une technique d'expression artistique efficace qui offre de nouvelles possibilités aux artistes."

Techniques colorées

Les chercheurs ont appliqué trois méthodes pour manipuler la coloration des métaux avec des lasers :l'oxydation laser, formation de nanoparticules laser et structuration laser. Ils ont créé une palette de couleurs basée sur leurs nouvelles approches et prévoient de l'étendre au fil du temps.

Pour l'oxydation laser, les chercheurs expliquent comment utiliser un laser pour produire un mince film d'oxyde sur la surface métallique qui crée une couleur en raison des interférences lumineuses se produisant dans le film. Cela peut créer de la couleur sur une large zone de la surface du métal.

Les chercheurs décrivent également la deuxième méthode, qui utilise un laser pour former des nanoparticules de longueur d'onde inférieure - environ 5 à 50 nanomètres - sur du métal. Lorsque la lumière ambiante frappe ces nanoparticules, il crée des couleurs grâce à un phénomène optique connu sous le nom de résonance plasmonique de surface. La couleur peut être modifiée en changeant la taille et la forme des nanoparticules. Cette méthode est utile pour appliquer la couleur aux métaux précieux, comme l'argent, et ne nécessite aucune préparation d'échantillon spéciale.

La troisième méthode de structuration laser consiste à utiliser un laser pour faire fondre partiellement la surface métallique pour former un motif de fines rainures ou fentes parallèles connues sous le nom de réseau périodique. La diffusion de la lumière sur ces structures conduit à des couleurs qui dépendent de l'angle d'observation. Cette technique permet de créer plusieurs images sur une même surface métallique, avec chaque image visible uniquement sous un certain angle, le rendant applicable pour la protection contre la falsification des produits métalliques.

Faire de l'art avec des lasers

Les chercheurs ont utilisé leurs nouvelles méthodes pour produire une variété d'œuvres d'art. Avec oxydation laser, ils ont recréé une illustration de magazine en couleur sur du titane. Ils ont également fabriqué des bijoux en argent avec une décoration laser colorée pour démontrer l'utilisation de nanoparticules, et utilisé la structuration laser sur de l'acier inoxydable pour créer des images qui changent de couleur et d'apparence lorsqu'elles sont observées sous différents angles.

"Ces méthodes offrent une grande variété de façons de mettre en œuvre des idées dans des bijoux ou d'autres types d'œuvres d'art en métal sans utiliser de produits chimiques consommables ou toxiques, " dit Lutoshina Daria, membre de l'équipe de recherche d'Odintsova. V.P. Veiko, qui a développé l'idée de ce projet, a ajouté que la palette de couleurs pourrait être élargie en créant une surface avec des nanoparticules faites de différents métaux.

Les chercheurs affirment que les approches d'oxydation et de structuration au laser sont suffisamment fiables pour être utilisées pour la production de masse ainsi que pour la création d'œuvres d'art individuelles. Ils continuent de développer la méthode des nanoparticules pour la rendre plus stable pour un usage quotidien. Les chercheurs travaillent également à étendre le nombre de métaux auxquels les méthodes peuvent être appliquées.