Une quête perpétuelle des fabricants et des téléspectateurs est de couleurs toujours plus vives et de meilleures images pour les écrans plats construits à partir de matériaux moins chers qui consomment également moins d'électricité.

Une méthode intrigante découverte par le chercheur de Sandia National Laboratories Alec Talin et des collaborateurs du Center for Nanoscale Science and Technology de l'Institut national des normes et de la technologie pourrait être la prochaine étape. Il utilise des couches ultrafines de polymères électrochromes bon marché pour générer des couleurs vives qui, pour la première fois, peut être rapidement modifié. Le travail a été signalé dans le 27 janvier Communication Nature .

Les polymères électrochromes en eux-mêmes ne sont pas une invention nouvelle. Ils changent de couleur en réponse à une tension appliquée et ne nécessitent de l'énergie que lorsqu'ils basculent entre les états colorés et transparents. Mais jusqu'à ce que Talin et ses collaborateurs, personne n'avait trouvé comment activer et désactiver l'électrochromie en quelques millisecondes pour créer des images animées.

Le problème résidait dans l'épaisseur du polymère. Les écrans électrochromes conventionnels nécessitent des couches polymères épaisses pour obtenir un bon contraste entre les pixels clairs et sombres. Mais les couches épaisses nécessitent également de longs temps de diffusion pour que les ions et les électrons modifient l'état de charge du polymère, les rendant utiles uniquement pour les affichages d'informations statiques ou pour assombrir les fenêtres d'un Boeing Dreamliner, pas dans les millisecondes nécessaires pour un film d'action ou même une table ronde. En plus de ça, un écran couleur nécessite trois polymères différents.

Les chercheurs ont contourné le problème de la rapidité avec une innovation minuscule mais spectaculaire :ils ont créé des réseaux de fentes verticales à l'échelle nanométrique perpendiculaires à la direction de la lumière entrante. Les fentes ont été découpées dans une piste en aluminium très mince recouverte d'un polymère électrochrome. Lorsque la lumière frappe les nanofentes en aluminium, il a été converti en polaritons de plasmons de surface (SPP), qui sont des ondes électromagnétiques contenant des fréquences du spectre visible qui se déplacent le long des interfaces diélectriques - ici, d'aluminium et de polymère électrochrome.

La distance entre les fentes de chaque réseau (pas) correspondait exactement aux longueurs d'onde du rouge, lumière verte et bleue. Le pas déterminait quelle longueur d'onde - rouge, bleu ou vert - a été transmis à travers le réseau, se déplaçant le long de l'interface entre la couche mince de polymère et le substrat en aluminium.

Parce que le polymère n'avait que quelques nanomètres d'épaisseur, il a fallu très peu de temps pour changer son état de charge et donc son absorption optique de la lumière colorée.

Cependant, parce que la lumière a parcouru une distance relativement longue le long de la surface des fentes en aluminium revêtues du polymère mince, il a vu une couche de polymère beaucoup plus épaisse. Le matériau est devenu d'un noir profond souhaitable lorsqu'un petit courant électrique envoyé à travers le haut de la fente a coupé la lumière entrante, et l'a fait en quelques millisecondes. Quand le courant a été coupé, les fréquences lumineuses traversaient les fentes et allumaient instantanément le pixel. En bonus supplémentaire, parce que les fentes soigneusement espacées ne laissent entrer la lumière qu'à une fréquence particulière, un seul type de revêtement polymère a servi de partie neutre pour fournir les trois couleurs émanées.

"Ces très bon marché, brillant, les micropixels à faible consommation d'énergie peuvent être activés et désactivés en quelques millisecondes, en les rendant aptes à offrir une meilleure visualisation sur les futures générations d'écrans et d'affichages, " a déclaré Talin. " Les nanofentes améliorent le contraste optique dans une fine couche électrochrome d'environ 10 pour cent à plus de 80 pour cent. "