Les couleurs structurelles sont utilisées pour faire cette image microscopique du logo SDU, qui est écrit avec une lumière polarisée circulairement et visualisé avec une lumière non polarisée. L'image SEM à l'extrême droite montre la structure à l'échelle nanométrique, avec les limites des différentes régions colorées indiquées par des lignes pointillées blanches. Crédit :Roberts et al. ©2018 Société chimique américaine
La plupart des couleurs sur le papier et le tissu d'aujourd'hui sont fabriquées à l'aide de colorants ou de pigments. Mais les couleurs peuvent aussi être produites en modifiant la surface d'un matériau à l'échelle nanométrique, amener la surface à réfléchir ou à disperser différentes fréquences de lumière et à donner à ces matériaux une "couleur structurelle". Les ailes de papillon et les plumes d'oiseaux sont des exemples de matériaux qui présentent naturellement une couleur structurelle.
Dans une nouvelle étude publiée dans ACS Nano , une équipe de chercheurs dirigée par Sergey Bozhevolnyi à l'Université du Danemark du Sud a développé une nouvelle méthode pour produire des couleurs structurelles vives sur des films métalliques appelées réseaux de réflecteurs plasmoniques à quasi-percolation. La méthode utilise des lasers pour chauffer et remodeler de minuscules nano-îlots d'or (4 nm) sur une surface de silice, offrant potentiellement une alternative simple et peu coûteuse au nanomotif lithographique.
Afin de produire différentes couleurs, la puissance laser est réglée de 1 à 10 mW. La puissance laser correspond à différentes quantités d'échauffement, qui remodèle les nano-îlots d'or de telle manière qu'ils reflètent la lumière de différentes couleurs. Le jaune est produit à faible puissance, vert aux puissances intermédiaires, et rouge aux puissances élevées.
La méthode produit également des résultats différents selon la polarisation du laser (les ondes lumineuses sont polarisées lorsqu'elles se limitent à vibrer uniquement dans certaines directions). Lorsque la lumière laser est polarisée linéairement, les couleurs ne sont clairement visibles que lorsqu'elles sont éclairées par une lumière de même polarisation. Lumière laser à polarisation circulaire, d'autre part, produit des couleurs indépendantes de la polarisation qui sont visibles en utilisant une lumière de tout type de polarisation ainsi qu'une lumière non polarisée.
La capacité de produire à la fois des couleurs sensibles à la polarisation et indépendantes de la polarisation pourrait être utile pour différents types d'applications, et les chercheurs s'attendent à ce que la méthode puisse être facilement mise en œuvre pour une utilisation à grande échelle.
« La procédure de fabrication des réseaux de réflecteurs à quasi-percolation est extrêmement simple, ne nécessitant que trois dépôts de matière consécutifs (pour réaliser un rétro-réflecteur métallique optiquement épais, une entretoise diélectrique mince et un film métallique semi-continu très mince) et ainsi véritablement évolutive à la production de masse, ", ont écrit les chercheurs dans leur article.
« La combinaison unique des caractéristiques remarquables susmentionnées rend l'approche développée pour l'écriture couleur laser facilement utilisable pour une mise en œuvre pratique et une utilisation dans diverses applications allant de la modélisation à l'échelle nanométrique pour le marquage de sécurité à l'impression couleur à grande échelle pour la décoration. »
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