Las partículas de plasmón se pueden utilizar para reflejar la luz y sus colores se pueden alterar bajo demanda. Crédito:Profesora Laura Na Liu
La imagen está en un lienzo tan ancho como un cabello humano, sus colores nunca se desvanecen, y se pueden editar y borrar bajo demanda.
La profesora Laura Na Liu de la Universidad de Heidelberg en Alemania lo ha creado con bloques de magnesio que brillan porque los electrones libres en su interior realizan una especie de onda mexicana conocida como plasmón.
"A diferencia de los diodos emisores de luz de nuestros teléfonos, los bloques de metal no necesitan electricidad para brillar, y a diferencia de los pigmentos, nunca se desvanecen, ", dijo el profesor Liu." Plasmons podría revolucionar la forma en que mostramos el color ".
Los plasmones surgen del flujo y reflujo natural de electrones libres. Cuando se ilumina, estas partículas oscilan de un lado a otro dentro de los confines de los metales. Si estos confines son estrechos, los electrones oscilan más rápido. A frecuencias suficientemente altas, pueden reflejar la luz.
Por siglos, Los fabricantes de vidrio han hecho uso del fenómeno para otorgar colores brillantes a las ventanas de las iglesias agregando pequeñas partículas de metal a su receta.
Como parte del proyecto Dynamic Nano, financiado por el Consejo Europeo de Investigación de la UE, El profesor Liu ha ajustado el tamaño y la distancia entre los bloques de magnesio para adaptar el ritmo al que los plasmones oscilan dentro de ellos. Cada configuración refleja luz de una frecuencia diferente, agregando un nuevo color a su paleta.
"Los bloques son tan pequeños que puedes incluir 100 000 píxeles en cada pulgada, ", dijo el profesor Liu." Esta resolución es órdenes de magnitud superior a lo que podemos lograr hoy con las impresoras ".
Sin embargo, la característica definitoria de la imagen no es su brillo permanente, ni su resolución, según el Prof. Liu. Ella cree que lo que lo distingue de otros avances en plasmónicos es que puede alterar los colores de la imagen a pedido.
La profesora Laura Na Liu está trabajando con plasmones, lo que podría revolucionar la forma en que se muestran los colores en los teléfonos. Crédito:Prof. Laura Na Liu
Transparente
La mayoría de los investigadores en el campo de la plasmónica han experimentado con metales nobles como el oro. Con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de la UE, El profesor Liu ha optado por trabajar con materiales como el magnesio que pueden unirse con el hidrógeno para modificar sus propiedades físicas.
"Cuando rociamos hidrógeno sobre bloques de magnesio, los transformamos gradualmente en aislantes, ", dijo el profesor Liu." Esto cambia los colores que reflejan hasta que finalmente se vuelven transparentes ".
En enero de este año, La profesora Liu demostró el potencial de su material que cambia de color animando una exhibición de fuegos artificiales en un área del tamaño de la cabeza de un alfiler. También mostró cómo se podría utilizar la técnica para cifrar mensajes ocultos. La primera aplicación comercial que prevé es una etiqueta de seguridad para autenticar medicamentos en mercados emergentes.
"Los falsificadores pueden ponerse al día con los avances en la producción de letra pequeña u hologramas, ", dijo." Pero la creación de estructuras plasmónicas borrables requiere un equipo de vacío que los delincuentes comunes tendrían dificultades para tener en sus manos ".
Si ella y sus colaboradores pueden encontrar una manera de encapsular el hidrógeno durante el proceso de exposición y aumentar la cantidad de ciclos que pueden soportar los bloques de magnesio, espera que la tecnología pueda llegar al mercado en los próximos dos años.
Para compartir las coloridas perspectivas de la plasmónica con una audiencia más amplia, El profesor Sergey Bozhevolnyi de la Universidad del Sur de Dinamarca, en Odense, tiene una idea que podría acercar su producción a casa.
Él está trabajando en métodos escalables para hacer pequeñas antenas de metal en superficies planas que los láseres pueden fundir en esferas. Cada antena refleja un color diferente dependiendo de cuánto tiempo la irradie el láser.
Los investigadores crearon una animación de fuegos artificiales de efectos de material de cambio de color de plasmón. Crédito:Prof. Laura Na Liu
Chorro de tinta
El enfoque separa la compleja tarea de producir las partículas metálicas de la tarea práctica de producir la imagen.
"Eliminar las complejas técnicas de laboratorio podría llevar a los plasmónicos a reemplazar la impresión por chorro de tinta convencional, ", dijo el profesor Bozhevolnyi.
Esto ofrecería buenas noticias para el medio ambiente, ya que las pinturas y tintas liberan sustancias químicas peligrosas en los ecosistemas naturales. También permitiría almacenar datos publicados en repositorios más pequeños y evitar que las imágenes se decoloren con el tiempo.
El profesor Bozhevolnyi cree que las aplicaciones de la plasmónica van más allá. Como parte de su proyecto ERC PLAQNAP, él está explorando cómo los plasmones también podrían impactar el campo de la tecnología de la información.
"Un obstáculo para aumentar la velocidad de procesamiento de las computadoras es la velocidad a la que se puede transferir la información a través de cables eléctricos, ", dijo el profesor Bozhevolnyi." Estamos llegando al límite físico de la transmisión de datos dentro de las computadoras ".
Según el profesor Bozhevolnyi, la luz transmite señales más rápido, pero nadie sabe cómo aprovechar la luz con chips de computadora. En su opinión, plasmónicos podría ser la solución.
"Los plasmones son rápidos y compactos, ", dijo el profesor Bozhevolnyi." Como demuestra su uso en la generación de color, estas oscilaciones pueden controlar la luz muy bien. Nuestro desafío ahora es controlar los plasmones ".
