Un schéma permettant d'augmenter considérablement le nombre de couleurs pouvant être produites par des réseaux de minuscules nanodisques d'aluminium a été démontré par les scientifiques d'A*STAR.

Les pigments conventionnels produisent des couleurs en absorbant sélectivement la lumière de différentes longueurs d'onde, par exemple, l'encre rouge apparaît rouge car elle absorbe fortement dans les régions spectrales bleues et vertes. Un effet similaire peut être obtenu à une échelle beaucoup plus petite en utilisant des réseaux de nanostructures métalliques, puisque la lumière de certaines longueurs d'onde excite des oscillations collectives d'électrons libres, connu sous le nom de résonances plasmoniques, dans de telles structures.

Un avantage d'utiliser des nanostructures métalliques plutôt que des encres est qu'il est possible d'améliorer la résolution des images couleur par cent fois. Cette résolution améliorée, à la limite de diffraction de la lumière, est critique pour le stockage des données, applications d'imagerie numérique et de sécurité. L'aluminium, en raison de son faible coût et de sa bonne stabilité, est un matériau particulièrement intéressant à utiliser.

Joel Yang et Shawn Tan de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR et leurs collègues ont utilisé un faisceau d'électrons pour former des réseaux de piliers d'environ 100 nanomètres de haut. Ils ont ensuite déposé une fine couche d'aluminium au-dessus des piliers et dans les interstices entre eux. Dans ces tableaux, chaque pixel était un carré de 800 nanomètres de long contenant quatre nanodisques en aluminium.

La longueur d'onde de résonance plasmon varie sensiblement avec les dimensions des nanostructures. Par conséquent, en faisant varier le diamètre des quatre nanodisques d'aluminium dans un pixel (les quatre nanodisques ayant le même diamètre), les scientifiques ont pu produire environ 15 couleurs distinctes - un bon début, mais à peine assez pour reproduire fidèlement des images en couleur.

En permettant à deux paires de nanodisques diamétralement opposés d'avoir des diamètres différents l'un de l'autre, puis faire varier les deux diamètres leur a permis de porter ce nombre à plus de 100. Enfin, ils ont généré plus de 300 couleurs en faisant varier à la fois le diamètre du nanodisque (mais en gardant les quatre diamètres dans un pixel identiques) et l'espacement entre les nanodisques adjacents dans un pixel (voir image). "Cette méthode est analogue à la demi-teinte utilisée dans l'impression à base d'encre et permet d'obtenir une large gamme de couleurs, " commente Yang.

Les chercheurs ont démontré l'efficacité de leur palette étendue à l'aide d'un tableau de Monet. Ils ont reproduit l'image en utilisant à la fois une palette limitée et étendue, avec une bien meilleure reproduction des couleurs de la palette étendue. Étonnamment, ils ont réduit l'image de 80 centimètres à seulement 300 micromètres - un 2, Taille réduite de 600 fois.

"L'utilisation d'un métal plus rentable a le potentiel de rapprocher cette technologie de l'adoption, " Notes bronzées.