Un rendu coloré à l'échelle nanométrique d'une image test standard utilisée dans des expériences de traitement d'images - (a) Avant l'ajout de métal dans les nanostructures, l'image n'a que des nuances de gris observées au microscope optique. (b) Les couleurs sont observées à l'aide du même microscope optique après ajout des couches métalliques aux nanostructures et selon des motifs spécifiques. (c) Zoomer sur l'image avec la même configuration, la réflexion spéculaire au coin de l'œil est observée, montrant le détail de couleur raffiné que la nouvelle méthode est capable d'atteindre. La région indiquée (en bas à droite) est constituée de nanostructures telles qu'observées en micrographie électronique. Crédit :Agence pour la science, Technologie et recherche (A*STAR)
Inspiré des vitraux colorés, des chercheurs de Singapour ont démontré une méthode innovante pour produire des objets tranchants, images couleur à spectre complet à 100, 000 dpi pouvant être appliqués aux écrans couleur réfléchissants, anti-contrefaçon, et l'enregistrement de données optiques à haute densité.
Des chercheurs de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux (IMRE) d'A*STAR ont développé une méthode innovante pour créer des images couleur à spectre complet à 100, 000 points par pouce (dpi), utilisant des structures de taille nanométrique à laçage métallique, sans avoir besoin d'encres ou de colorants. En comparaison, les imprimantes industrielles actuelles telles que les imprimantes à jet d'encre et laser ne peuvent atteindre que 10, 000 dpi tandis que les méthodes de recherche sont capables de distribuer des colorants pour des images à une seule couleur. Cette nouvelle avancée permet de traiter la coloration non pas comme une matière d'encrage mais comme une matière lithographique, qui peut potentiellement révolutionner la façon dont les images sont imprimées et être développé pour une utilisation dans les écrans couleur réfléchissants haute résolution ainsi que le stockage de données optiques à haute densité.
L'inspiration pour la recherche a été tirée du vitrail, qui est traditionnellement fabriqué en mélangeant de minuscules fragments de métal dans le verre. Il a été constaté que les nanoparticules de ces fragments métalliques diffusaient la lumière traversant le verre pour donner au vitrail ses couleurs. En utilisant un concept similaire à l'aide d'outils nanotechnologiques modernes, les chercheurs ont modelé avec précision des nanostructures métalliques, et a conçu la surface pour refléter la lumière pour réaliser les images de couleur.
« La résolution des images couleur imprimées dépend beaucoup de la taille et de l'espacement entre les « nanodots » individuels de couleur », a expliqué le Dr Karthik Kumar, l'un des principaux chercheurs impliqués. "Plus les points sont rapprochés et en raison de leur petite taille, plus la résolution de l'image est élevée. Avec la possibilité de positionner avec précision ces points de couleur extrêmement petits, nous avons pu démontrer la résolution de couleur d'impression théorique la plus élevée de 100, 000 dpi."
« Au lieu d'utiliser différents colorants pour différentes couleurs, nous avons codé les informations de couleur dans la taille et la position de minuscules disques métalliques. Ces disques ont ensuite interagi avec la lumière par le phénomène de résonances plasmoniques, " a déclaré le Dr Joel Yang, le chef de projet de la recherche. « L'équipe a construit une base de données de couleurs correspondant à un motif de nanostructure spécifique, taille et espacement. Ces nanostructures ont ensuite été positionnées en conséquence. Semblable à l'image « à colorier par numéros » d'un enfant, les tailles et les positions de ces nanostructures définissaient les « nombres ». Mais au lieu de colorer séquentiellement chaque zone avec une encre différente, un film métallique ultrafin et uniforme a été déposé sur l'ensemble de l'image, provoquant l'apparition simultanée des couleurs « encodées », presque comme par magie ! a ajouté le Dr Joel Yang.
Les chercheurs de l'IMRE ont également collaboré avec l'Institute of High Performance Computing (IHPC) d'A*STAR pour concevoir le modèle à l'aide de la simulation et de la modélisation informatiques. Le Dr Ravi Hegde de l'IHPC a déclaré :« Les simulations informatiques ont été vitales pour comprendre comment les structures ont donné naissance à des couleurs si riches. Ces connaissances sont actuellement utilisées pour prédire le comportement de réseaux de nanostructures plus complexes.
Les chercheurs travaillent actuellement avec Exploit Technologies Pte Ltd (ETPL), Bras de transfert de technologie d'A*STAR, d'engager des collaborateurs potentiels et d'explorer l'octroi de licences pour la technologie. La recherche a été publiée en ligne le 12 août 2012 dans Nature Nanotechnologie , l'une des meilleures revues scientifiques pour la science des matériaux et la nanotechnologie.
