Des chercheurs du Missouri S&T ont développé une méthode pour imprimer avec précision des images haute résolution sur des matériaux à l'échelle nanométrique. Ils ont utilisé le logo sportif Missouri S&T pour démontrer le processus. En haut à gauche se trouve le logo original. À droite se trouvent des exemples du logo imprimé à l'échelle nanométrique.
Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies du Missouri donnent un nouveau sens au terme « lire les petits caractères » avec leur démonstration d'un processus d'impression couleur utilisant des nanomatériaux.
Dans ce cas, les caractéristiques d'impression sont très fines – visibles uniquement à l'aide d'un microscope électronique à haute puissance.
Les chercheurs décrivent leur méthode d'impression "sans encre" dans le dernier numéro de la revue Nature Publishing Group Rapports scientifiques et illustrent leur technique en reproduisant le logo sportif Missouri S&T sur une surface à l'échelle nanométrique. Un nanomètre est un milliardième de mètre, et certains nanomatériaux ne mesurent que quelques atomes.
La méthode décrite dans le Rapports scientifiques L'article « L'impression couleur structurelle basée sur des métasurfaces plasmoniques d'absorption parfaite de la lumière » implique l'utilisation de minces sandwichs de matériaux diélectriques métalliques à l'échelle nanométrique connus sous le nom de métamatériaux qui interagissent avec la lumière d'une manière inconnue dans la nature. Expérimenter le jeu de la lumière blanche sur des structures en sandwich, ou interfaces plasmoniques, les chercheurs ont développé ce qu'ils appellent « une plate-forme d'impression couleur structurelle simple mais efficace » à l'échelle nanométrique. Ils pensent que le processus est prometteur pour les applications futures, y compris les arts visuels à l'échelle nanométrique, marquage de sécurité et stockage des informations.
La surface d'impression des chercheurs est constituée d'une structure en sandwich composée de deux films minces d'argent séparés par un film « espaceur » de silice. La couche supérieure du film d'argent a une épaisseur de 25 nanomètres et est percée de minuscules trous créés par un processus de microfabrication connu sous le nom de broyage par faisceau d'ions focalisé. La couche inférieure d'argent est quatre fois plus épaisse que la couche supérieure mais reste minuscule à 100 nanomètres. Entre les films supérieur et inférieur se trouve un espaceur diélectrique en silice de 45 nanomètres.
Les chercheurs ont créé un modèle réduit du logo athlétique et percé de minuscules perforations sur la couche supérieure de la structure du métamatériau. Sous un microscope électronique à balayage, le modèle ressemble à un motif à l'aiguille du logo. Les chercheurs ont ensuite diffusé de la lumière à travers les trous pour créer le logo sans encre – uniquement l'interaction des matériaux et de la lumière.
En ajustant la taille des trous de la couche supérieure, la lumière à la fréquence désirée a été projetée dans le matériau avec une parfaite absorption. Cela a permis aux chercheurs de créer différentes couleurs dans la lumière réfléchie et de reproduire ainsi avec précision le logo sportif S&T avec des palettes de couleurs à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont en outre ajusté les trous pour modifier le schéma de couleurs officiel vert et or du logo pour introduire quatre nouvelles couleurs (une esperluette orange, magenta "S" et "T, " symbole pioche cyan et " Missouri " bleu marine).
"Pour reproduire une œuvre d'art colorée avec nos palettes de couleurs à l'échelle nanométrique, nous avons remplacé différentes zones de l'image d'origine par différentes nanostructures avec des tailles de trous spécifiées pour représenter différentes couleurs visibles, " dit le Dr Xiaodong Yang, professeur assistant à Missouri S&T, qui dirige le laboratoire d'optique à l'échelle nanométrique du département de génie mécanique et aérospatial de l'université. "Nous avons choisi le logo athlétique pour combler ce besoin."
"Contrairement au processus d'impression d'une imprimante à jet d'encre ou laser, où des pigments de couleurs mélangées sont utilisés, il n'y a pas d'encre de couleur utilisée dans notre processus d'impression structurelle - seulement différentes tailles de trous sur une fine couche métallique, " dit le Dr Jie Gao, professeur adjoint de génie mécanique et aérospatial au Missouri S&T et co-auteur de l'article.
Dans leur papier, les auteurs notent que le processus a abouti à des "couleurs pures avec une luminosité élevée" avec peu de besoin de revêtements protecteurs. Les chercheurs pensent que le processus pourrait conduire à « des performances élevées, l'impression couleur sans pigment et les applications pertinentes telles que le marquage de sécurité et le stockage d'informations."
