Motif de test de mélange de couleurs d'images nettes et floues montrant le contrôle de la saturation et de la luminosité de l'algorithme de conception de pixels plasmoniques. Crédit :James et al. ©2016 Société chimique américaine
(Phys.org)—Les chercheurs développent une technologie qui pourrait un jour fabriquer des étiquettes d'emballage de peinture et de couleur qui ne se fanent jamais. La couleur est produite par un type de nanostructure appelé « pixel plasmonique ». Ces pixels sont constitués de nanoantennes en aluminium, et lorsque les électrons libres dans le métal vibrent collectivement à des fréquences spécifiques, ils produisent une couleur spécifique.
Dans un nouvel article publié dans Lettres nano , Timothée D. James, Paul Mulvaney, et Ann Roberts de l'Université de Melbourne ont démontré une nouvelle conception de pixels plasmoniques qui résout plusieurs des problèmes critiques auxquels sont confrontées les images couleur plasmoniques, y compris un nombre limité de couleurs, petite taille d'image, et la difficulté à créer des couleurs précises sans utiliser des algorithmes complexes de mappage des couleurs.
La nouvelle conception de pixels plasmoniques utilise un algorithme qui peut produire près de 2000 couleurs et nuances différentes et atteindre une résolution qui dépasse la limite de résolution de l'œil humain. Démontrer, les chercheurs ont fabriqué une image de 1,5 cm de long (ce qui est relativement grand par rapport aux images plasmoniques précédentes), et a montré que les couleurs pouvaient être reproduites avec précision à l'aide d'un algorithme de mappage des couleurs simple.
Bien que d'autres domaines de la recherche sur la plasmonique puissent avoir des applications potentielles comme écrans pour téléphones et téléviseurs, ce pixel plasmonique produit une image statique, où la couleur et la structure sont définies au moment de la fabrication et ne peuvent pas être modifiées.
"Les applications potentielles du pixel plasmonique (et d'autres nanostructures productrices de couleurs dans cet espace de recherche) seraient en tant que peinture industrielle sur les voitures, immeubles, panneaux publicitaires, etc., comme les pixels plasmoniques ne s'effaceront jamais, " James a dit Phys.org . « Avec la capacité d'imprimer à des résolutions supérieures aux processus conventionnels à base de pigments, les pixels plasmoniques peuvent également avoir des applications dans des dispositifs basés sur la sécurité pour une utilisation sur des emballages de produits de grande valeur, médicaments, etc."
(a) Une image de 1,5 cm de long produite par des pixels plasmoniques. Cette photographie a été prise en 1975 par Mervyn Bishop du Premier ministre australien Gough Whitlam versant du sable dans la main du chef des communautés Gurindji, Vincent Lingiari, remettre symboliquement la station de Wave Hill au peuple Gurindji. (b) Image prise avec le polariseur aligné sur l'axe des x. (c) Image prise avec le polariseur aligné sur l'axe des y. Crédit :la galerie d'art de la Nouvelle-Galles du Sud
Comme l'expliquent les chercheurs dans leur article, les images imprimées ne sont qu'une application de la recherche plasmonique. D'autres structures plasmoniques sont déjà utilisées dans les capteurs, sources lumineuses, et photovoltaïque. Toutes ces applications sont basées sur le même concept général de plasmons, qui sont essentiellement de grandes masses d'électrons qui se déplacent ensemble sous un champ électrique appliqué. Les matériaux plasmoniques les plus courants sont l'or et l'argent, mais l'aluminium est le candidat le plus pratique pour les applications à grande échelle en raison de son abondance naturelle et de son faible coût.
Les nouvelles images de pixels plasmoniques sont constituées de réseaux de nanoantennes en aluminium qui produisent chacune une couleur spécifique en absorbant ou en réfléchissant de manière sélective différentes longueurs d'onde de lumière. La longueur de la nanoantenne détermine sa couleur, tandis que l'écart entre chaque nanoantenne et le substrat détermine sa saturation de couleur.
Une autre caractéristique unique de l'image basée sur les pixels plasmoniques est qu'elle est accordable en polarisation. En changeant la polarisation, ou la direction dans laquelle les ondes lumineuses oscillent, la couleur peut essentiellement être activée et désactivée. Cela permet de fabriquer facilement des images en couleur ou en niveaux de gris.
Les chercheurs prévoient d'apporter d'autres améliorations au concept de pixel plasmonique à l'avenir.
« Les objectifs immédiats sont d'affiner davantage l'algorithme pour augmenter la gamme de couleurs et la saturation, et d'étudier la fabrication à grande échelle de dispositifs à pixels plasmoniques à grande surface avec la lithographie par nano-impression, " dit James.
© 2016 Phys.org
