Οι εκτυπωτές λέιζερ που "γλυπτούν" εικόνες σε μικροσκοπικές κλίμακες θα μπορούσαν μία μέρα να κάνουν έγχρωμες φωτογραφίες που δεν εξασθενίζουν με την πάροδο του χρόνου όπως το κάνει το μελάνι, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Οι ερευνητές του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Δανίας έφτιαξαν ένα φύλλο πολυμερούς και μεταλλικού ημιαγωγού που αντανακλά χρώματα που δεν ξεθωριάζουν, χρησιμοποιώντας μικροσκοπικές δομές που διαθλώνουν, απορροφούν και αντανακλούν το φως διαφορετικών μηκών κύματος. Μια επίστρωση από το υλικό δεν θα χρειαζόταν ποτέ ξανά βαφή και η προκύπτουσα εικόνα θα διατηρούσε τη ζωντάνια της με την πάροδο του χρόνου, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Αυτή η διαδικασία εκτύπωσης επιτρέπει επίσης στους ανθρώπους να επιλέγουν πιο συγκεκριμένα χρώματα, επειδή μπορούν να επιλεγούν ακριβή μήκη κύματος, πράγμα που σημαίνει λιγότερες εικασίες που σχετίζονται με την ανάμιξη χρωστικών ουσιών και τη σύγκριση χρωματικών διαγραμμάτων. Η ίδια τεχνική θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην κατασκευή υδατογραφημάτων ή ακόμη και στην κρυπτογράφηση και την αποθήκευση δεδομένων, ανέφεραν οι ερευνητές.
Στην τεχνική αυτή, οι εικόνες εκτυπώνονται με ένα λέιζερ, που εκτοξεύεται σε ένα φύλλο από πλαστικό σε ένα στρώμα και το γερμάνιο πάνω από αυτό. Τα φύλλα κατασκευάζονται με την εναπόθεση λεπτών στρώσεων πολυμερούς και γερμανίου σε μορφές, μικρούς κυλίνδρους και μπλοκ, που δεν έχουν διαστάσεις άνω των 100 νανομέτρων. (Για σύγκριση, ένα μέσο κλώνο ανθρώπινης τρίχας είναι περίπου 100.000 νανόμετρα πλάτος).
"Δημιουργούμε ένα νανο-αποτύπωμα", δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Xiaolong Zhu, ερευνητής νανοτεχνολογίας στο Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Δανίας.
Παρόμοια με ό, τι κάνει ένας εκτυπωτής λέιζερ, το λέιζερ ανασχηματίζει τις μικροσκοπικές δομές με το να τις λειώσει. Η μεταβολή της έντασης του λέιζερ σε μικροσκοπικές κλίμακες λιώσει τις δομές διαφορετικά, έτσι ώστε να αναλάβουν διαφορετικές γεωμετρίες.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η ανάλυση εικόνας μπορεί να είναι τόσο λεπτή, ανέφεραν οι ερευνητές. Μια εικόνα από εκτυπωτή inkjet ή εκτυπωτή λέιζερ αποτελείται συνήθως από 300 έως 2400 κουκίδες ανά ίντσα. Ένα εικονοστοιχείο μεγέθους νανομέτρου είναι χιλιάδες φορές μικρότερο, δηλαδή ένα ψήφισμα 100.000 κουκκίδων ανά ίντσα, ανέφεραν οι ερευνητές. Στην πραγματικότητα, ολόκληρη η συλλογή των εικονοστοιχείων μοιάζει με μια μικροσκοπική πόλη ουρανοξυστών, θόλων και πύργων.
Όταν το λευκό φως πλήττει τα διάφορα σχήματα, μπορεί να αντικατοπτρίζει, να κάμπτεται ή να διαθλάται, λένε οι ερευνητές. Δεδομένου ότι τα σχήματα είναι τόσο μικρά, μερικά δεν θα αντανακλούν συγκεκριμένα μήκη κύματος, ενώ άλλα θα διασκορπίσουν ή θα αναπηδήσουν από το φως. Το αποτέλεσμα είναι ότι ένα άτομο βλέπει ένα χρώμα, ανάλογα με το συγκεκριμένο σχήμα των σχημάτων, σύμφωνα με τη μελέτη.
Τα πτερύγια πεταλούδας και τα φτερά των πουλιών δουλεύουν με παρόμοιο τρόπο, είπε ο Zhu. Οι μικροσκοπικές δομές καλύπτουν την πτέρυγα της πεταλούδας ή το φτερό του πουλιού, διασκορπίζοντας το φως με συγκεκριμένους τρόπους, κάνοντας τα χρώματα που βλέπουν οι άνθρωποι. Τα φτερά της πεταλούδας, όμως, μεταδίδουν μερικά από τα φώτα, δημιουργώντας ιριδισμό, ανέφεραν οι ερευνητές. Ο Zhu και οι συνάδελφοί του πήραν πιο συγκεκριμένο από αυτό - ο συνδυασμός γερμανού και πολυμερούς σημαίνει ότι μπορούν να ελέγξουν ποια μήκη κύματος φωτός αντανακλώνται από μια δεδομένη θέση ή όχι, έτσι δεν παράγουν το ιριδίζον αποτέλεσμα. Αυτό σημαίνει ζωντανά, μεμονωμένα χρώματα όπου τα θέλουν, ανέφεραν οι ερευνητές.
Δεδομένου ότι τα χρώματα είναι ενσωματωμένα στην ίδια τη δομή των φύλλων, δεν θα εξασθενίσουν τον τρόπο που κάνουν οι χρωστικές όταν εκτίθενται στο φως, σύμφωνα με τη μελέτη. Η συνηθισμένη βαφή, για παράδειγμα, εξασθενεί όταν το φως του ήλιου το χτυπά, επειδή το υπεριώδες φως καταστρέφει τις χημικές ουσίες που συνθέτουν τη χρωστική ουσία. Επιπλέον, το χρώμα ή το μελάνι μπορεί να οξειδωθεί ή να βγει όταν εκτίθεται σε διαλύτες, όπως τα απορρυπαντικά βαρέως τύπου. (Μόνο σταγόνα νερό σε μια εικόνα inkjet και μπορείτε να παρακολουθήσετε το μελάνι να αραιώνεται και να τρέξει). Στα παλιά αριστουργήματα, υπάρχει ακόμη και ένα φαινόμενο που ονομάζεται "μεταλλικά σαπούνια" με βάση την πολύπλοκη χημεία που συμβαίνει με τα χρώματα ηλικίας, σύμφωνα με Chemical & Engineering Νέα.
Χρησιμοποιώντας την τεχνική τους, ο Zhu και οι συνάδελφοί του έκαναν μικρές φωτογραφίες της Mona Lisa και ένα πορτρέτο του Δανέα φυσικού Niels Bohr, καθώς και μια απλή φωτογραφία μιας γυναίκας και μιας γέφυρας, η καθεμία των οποίων μετράει περίπου 2,5 εκατοστά.
Για να παράγουν μαζικά αυτό το είδος εκτυπωτή, οι ερευνητές θα χρειαστεί να κάνουν την τεχνολογία λέιζερ μικρότερη και ίσως χρειαστεί ένα διαφορετικό υλικό για τα στρώματα των φύλλων, ανέφεραν οι ερευνητές. Το υλικό αυτό θα πρέπει να έχει υψηλό δείκτη διάθλασης, δηλαδή να κάμπτει το φως και να απορροφά το φως στο μήκος κύματος που επιλέγεται για το λέιζερ, πρόσθεσαν. Στα πειράματά τους, οι επιστήμονες επέλεξαν το πράσινο φως για το μήκος κύματος και πειραματίστηκαν με πυρίτιο για το υλικό, το οποίο δήλωσε ο Zhu ότι δεν απορροφά το πράσινο φως λέιζερ τόσο αποτελεσματικά.
Ακόμη και το γερμάνιο, είναι μια πιθανότητα, επειδή δεν είναι πολύ ακριβό. "Μερικά κιλά μπορούν να καλύψουν ένα γήπεδο ποδοσφαίρου", ανέφερε, σημειώνοντας ότι τα στρώματα γερμανού και πολυμερούς έχουν πάχος μόνο 50 nanometers. Το Γερμάνιο, όμως, δεν είναι αναγκαστικά η καλύτερη επιλογή, επειδή δεν παράγει πράσινα χρώματα καλά, είπε ο Zhu.
Η νέα μελέτη εμφανίζεται στο τεύχος Μαΐου του περιοδικού Science Advances.
