La première technologie d'impression 3D au monde pouvant être utilisée dans des écrans transparents et des appareils AR a été développée, qui met en œuvre le phénomène physique du changement de couleur de la peau du caméléon ou de la belle couleur des plumes du paon.

L'équipe du Dr Jaeyeon Pyo au KERI a réussi à réaliser un réseau de diffraction tridimensionnel capable de contrôler avec précision le trajet de la lumière sur la base de la « technologie d'impression 3D à l'échelle nanométrique ». Il s'agit d'une nouvelle technologie qui peut utiliser le principe de couleur structurelle observé dans la nature pour une technologie d'affichage avancée. La recherche a été publiée sous forme d'article de couverture dans ACS Nano. .

Lorsque la lumière rencontre une microstructure au niveau de la longueur d’onde (1/100 à 1/1000 de l’épaisseur d’un cheveu humain), elle se diffracte et change de trajectoire. Dans les cas où la microstructure possède une régularité, des longueurs d'onde spécifiques de la lumière subissent une forte réflexion due à la diffraction, ce qui donne lieu à des couleurs distinctes appelées « couleur structurelle ».

Par exemple, dans la nature, la couleur de la peau des caméléons ne résulte pas d’un mélange de plusieurs pigments; il émerge plutôt de changements dans la microstructure, qui conduisent à la production de couleurs structurelles. De même, les belles couleurs observées dans les plumes de paon sont le résultat de la disposition spécifique de leur microstructure interne.

La réalisation de KERI est la réalisation d'un « réseau de diffraction », capable de contrôler avec précision la couleur structurelle, grâce à une technologie d'impression 3D à l'échelle nanométrique. Un réseau de diffraction est un dispositif doté d’une microstructure régulièrement disposée dans le but de contrôler la diffraction de la lumière. Lorsque la lumière est projetée dessus, la lumière est réfléchie selon différents chemins en fonction de la longueur d'onde, créant une couleur ou un spectre structurel spécifique. En d'autres termes, il s'agit d'une technologie d'impression 3D qui permet un contrôle précis de la lumière pour des colorations vives sans colorants.

Un réseau de diffraction très fin est nécessaire pour contrôler la diffraction de la lumière dont la longueur d’onde ne représente que 1/1000ème de l’épaisseur d’un cheveu humain. KERI, qui dispose de la meilleure technologie d'impression 3D à l'échelle nanométrique au monde, a réussi à imprimer des réseaux de diffraction à nanofils haute densité grâce à une nouvelle approche appelée « impression latérale ». Cela se fait en déplaçant la buse d'impression 3D comme si elle cousait pour imprimer la forme du pont (﹇).

Le réseau de diffraction démontré devrait être utilisé dans diverses applications d’affichage avancées. Compte tenu de la transparence du réseau de diffraction lui-même, il peut être utilisé dans une variété de futurs écrans transparents tels que les fenêtres intelligentes, les miroirs et les affichages tête haute dans les automobiles.

Il existe également de nombreuses applications pour cette technologie dans les appareils AR qui utilisent déjà les réseaux de diffraction comme composant clé. De plus, les réseaux de diffraction peuvent être conçus pour émettre différentes couleurs en fonction de leur déformation, ce qui rend la technologie utilisable dans les applications de génie mécanique et biomédicales où la détection de déformation est requise, et le réseau de diffraction lui-même peut être utilisé dans diverses recherches en physique optique.

Le Dr Jaeyeon Pyo de KERI a déclaré qu'il s'agit de « la première technologie d'impression 3D au monde qui met en œuvre avec précision la couleur structurelle souhaitée à l'endroit souhaité sans restrictions sur le matériau ou la forme du substrat ». Il a ajouté que cette technologie sera capable de surmonter les limitations classiques du « facteur de forme » des dispositifs d'affichage et d'apporter une diversification des formes.

KERI, qui a finalisé la demande de brevet de la technologie originale, s'attend à ce que cette réalisation reçoive beaucoup d'attention de la part des entreprises liées à l'affichage et prévoit de promouvoir le transfert de technologie en identifiant les entreprises qui ont besoin de cette technologie.

Plus d'informations : Jongcheon Bae et al, Impression tridimensionnelle de couleur structurelle à l'aide d'un ménisque femtolitre, ACS Nano (2023). DOI :10.1021/acsnano.3c02236

Informations sur le journal : ACS Nano

Fourni par le Conseil national de recherches en sciences et technologies