Des réseaux de piliers nanométriques conçus pour refléter la lumière d'une couleur sélectionnée pourraient trouver une application en tant que filtres optiques dans les appareils photo numériques.

Un rayon de soleil est un mélange de lumière de différentes couleurs, y compris toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Filtrage ou blocage d'une couleur spécifique, ou couleurs, est souvent important en photographie, écrans couleur et autres techniques d'imagerie. Une équipe internationale d'ingénieurs a maintenant fabriqué des réseaux de piliers en argent à l'échelle nanométrique qui peuvent refléter de manière sélective la lumière de n'importe quelle couleur souhaitée1. L'équipe, dirigé par Jinghua Teng et Yan Jun Liu au A*STAR Institute of Materials Research and Engineering à Singapour, montrent que la couleur peut être choisie en variant la taille des piliers.

Le vitrail des fenêtres d'une église doit sa couleur en partie à un effet appelé résonance plasmonique de surface :la lumière passant à travers la fenêtre interagit avec les électrons des impuretés métalliques de taille nanométrique qui sont piégées dans le verre.

Lumière d'une couleur spécifique, ou longueur d'onde, force ces électrons à osciller rapidement. À son tour, les électrons oscillants améliorent la quantité de lumière transmise à travers le verre à cette longueur d'onde. Teng, Liu et leurs collègues ont pu transférer cet effet plasmonique des fenêtres transmettant la lumière aux miroirs réfléchissant la lumière. "Nos réflecteurs compacts pourraient être utilisés pour des applications telles que le codage couleur, anti-contrefaçon et image de marque des produits, " dit Teng.

Les chercheurs ont déposé 6 nanomètres de titane, suivi de 180 nanomètres d'argent sur un substrat de quartz. Sur la couche d'argent, ils ont gravé des réseaux de cylindres avec des diamètres de 300 à 500 nanomètres et une séparation de centre à centre de 320 à 540 nanomètres (voir image). L'écart résultant entre certains des piliers était aussi petit que 20 nanomètres. Pour réaliser ces minuscules fonctionnalités, l'équipe a utilisé une technique appelée lithographie par faisceau d'électrons :ils ont balayé un faisceau d'électrons pour modeler les caractéristiques requises sur une couche protectrice placée sur l'argent. Puis, ils ont utilisé un flux d'atomes d'ions chargés pour broyer le métal exposé et créer les nanopiliers.

Après le chantier, Teng, Liu et leur équipe ont projeté une lumière blanche sur chacun des réseaux et mesuré la longueur d'onde du rayonnement réfléchi. Des réseaux de cylindres de 500 nanomètres de diamètre et séparés de 40 nanomètres sont apparus rouges car ils réfléchissaient principalement la lumière avec une longueur d'onde de 630 nanomètres. De la même manière, des piliers d'un diamètre de 300 nanomètres et d'une séparation de 20 nanomètres sont apparus en bleu alors qu'ils réfléchissaient la lumière avec une longueur d'onde de 490 nanomètres.

« Nous travaillons maintenant à développer davantage cette technique pour créer des écrans couleur de grande surface, " dit Teng. " Nous visons également à développer des applications et des collaborations avec l'industrie. "