Les impressions couleur produites sur des imprimantes contemporaines ont une résolution de quelques milliers de points par pouce (dpi), mais une stratégie alternative qui exploite la puissance de la nanotechnologie peut améliorer cette résolution d'un ordre de grandeur.

Le dépôt de gouttelettes d'encre sur une surface pour créer des images en couleur est une technologie vieille de plusieurs siècles. Les chercheurs d'A*STAR testent maintenant une nouvelle méthode, qui utilise un réseau de nanostructures qui réfléchissent la lumière de la couleur souhaitée. Comme ces structures, ou pixels, sont beaucoup plus petites que les gouttes d'encre, une résolution jusqu'à 100, 000 dpi pourraient, en principe, être atteint.

Les nanostructures influencent la lumière à travers des résonances optiques. Dans le cas des métaux, ces résonances optiques sont dues à l'excitation des plasmons - la lumière se couple fortement aux électrons confinés spatialement à la surface, et est soit absorbée soit réfléchie en fonction de sa longueur d'onde. La longueur d'onde de réflectivité maximale, et donc la couleur apparente du pixel, est accordable en changeant les dimensions des nanostructures.

Les matériaux plasmoniques sont souvent des métaux nobles, comme l'or et l'argent, ou en aluminium. Mais ces matériaux sont contraints par le prix, couverture du spectre, ou la faible pureté de la couleur qu'ils reflètent.

Ramón Paniagua-Domínguez de l'Institut de stockage de données A*STAR et ses collègues étudient les nanostructures semi-conductrices en silicium. Ils mesurent les propriétés optiques d'un réseau de disques de diamètres allant de 50 à 250 nanomètres dans des conditions d'éclairage adaptées à une mise en œuvre pratique.

"Nous avons comparé la qualité des couleurs générées par les particules de silicium avec celles des particules plasmoniques d'argent et d'aluminium, " explique Paniagua-Domínguez. " Nous avons montré que les couleurs obtenues sont de bien meilleure qualité en termes de teinte, gamme et intensité."

L'amélioration est due au fait que les couleurs du silicium ne proviennent pas de résonances plasmoniques comme elles le font dans les métaux nobles, mais plutôt de résonances géométriques qui proviennent d'électrons liés. Par conséquent, le silicium est moins affecté par les pertes d'absorption que l'argent ou l'aluminium et peut donc produire un spectre de réflectance plus net, signifiant une meilleure pureté de couleur.

La technologie de fabrication de nanostructures de silicium est bien développée en raison de sa large adoption dans la fabrication de l'électronique. Grâce à cela, ils ont pu reproduire des chefs-d'œuvre tels que Le Cri d'Edvard Munch dans une zone inférieure à un millimètre carré.

"Notre objectif est d'étendre la gamme de couleurs pour aller au-delà de la norme largement adoptée dans l'industrie de l'affichage, " dit Paniagua-Domínguez. " Nous explorerons également des mécanismes pour contrôler activement les résonances, et donc la couleur, des particules, pour rapprocher cette technologie de l'application dans les écrans ultra-haute définition."