Se puede utilizar una variedad de técnicas basadas en láser para producir obras de arte coloridas sobre metales. Sin embargo, cada enfoque requiere típicamente un tipo diferente de láser y configuraciones muy específicas. En un nuevo estudio, los investigadores describen cómo utilizar un único láser disponible comercialmente para lograr tres técnicas de coloración láser en metal, hacer las técnicas más prácticas para una amplia gama de aplicaciones en el arte y la fabricación de joyas, con posibilidad de producción en masa.

"Al cambiar los parámetros de procesamiento láser, Controlamos el calentamiento de la superficie del metal en el rango de temperatura desde el punto de fusión hasta la ebullición y más, ", dijo Nadezhda Shchedrina, miembro del equipo de investigación dirigido por Galina Odintsova de la Universidad ITMO en Rusia." Después del procesamiento con láser, se forman varias micro y nanoestructuras, que crean efectos ópticos que cambian el color de la superficie tratada ".

En el diario Materiales ópticos Express , los investigadores informan sobre métodos simples y confiables para usar un láser que emite pulsos de nanosegundos de duración para crear una gran paleta de colores en el metal. Las técnicas no requieren demasiado tiempo y se pueden utilizar para crear imágenes grandes o pequeñas.

"Nuestros resultados permiten un nuevo tipo de arte y diseño, "dijo Yaroslava Andreeva, miembro del equipo de investigación. "Queremos presentar el láser como una técnica de expresión artística eficaz que ofrece nuevas posibilidades para los artistas".

Técnicas coloridas

Los investigadores aplicaron tres métodos para manipular la coloración del metal con láseres:oxidación con láser, formación de nanopartículas láser y estructuración láser. Crearon una paleta de colores basada en sus nuevos enfoques y planean expandirla con el tiempo.

Para oxidación láser, los investigadores detallan cómo usar un láser para producir una película delgada de óxido en la superficie del metal que crea color debido a la interferencia de luz que ocurre en la película. Esto puede crear color en una amplia zona de la superficie del metal.

Los investigadores también describen el segundo método, que utiliza un láser para formar nanopartículas de sub-longitud de onda (alrededor de 5 a 50 nanómetros) en metal. Cuando la luz ambiental incide en estas nanopartículas, crea colores a través de un fenómeno óptico conocido como resonancia de plasmón superficial. El color se puede modificar cambiando el tamaño y la forma de las nanopartículas. Este método es útil para aplicar color a metales preciosos, como la plata, y no requiere preparación especial de la muestra.

El tercer método para la estructuración por láser implica el uso de un láser para fundir parcialmente la superficie del metal para formar un patrón de ranuras o rendijas paralelas finas conocidas como rejilla periódica. La luz que se dispersa por estas estructuras da lugar a colores que dependen del ángulo de observación. Esta técnica se puede utilizar para crear varias imágenes en la misma superficie de metal, con cada imagen visible solo en un cierto ángulo, haciéndolo aplicable para la protección contra la falsificación de productos metálicos.

Haciendo arte con láseres

Los investigadores utilizaron sus nuevos métodos para producir una variedad de obras de arte. Con oxidación láser, recrearon una ilustración de una revista en color sobre titanio. También hicieron joyas de plata con decoración láser de colores para demostrar el uso de nanopartículas, y usó estructura láser sobre acero inoxidable para hacer imágenes que cambiaban de color y apariencia cuando se observaban desde diferentes ángulos.

"Estos métodos ofrecen una amplia variedad de formas de implementar ideas en joyas u otros tipos de obras de arte de metal sin utilizar productos químicos consumibles o tóxicos, "dijo Lutoshina Daria, miembro del equipo de investigación de Odintsova. V.P. Veiko, quien desarrolló la idea de este proyecto, Agregó que la paleta de colores se podría expandir creando una superficie con nanopartículas hechas de diferentes metales.

Los investigadores dicen que los enfoques de oxidación y estructuración por láser son lo suficientemente confiables como para usarlos en la producción en masa, así como en la creación de obras de arte individuales. Continúan desarrollando el método de nanopartículas para hacerlo más estable para el uso diario. Los investigadores también están trabajando para ampliar la cantidad de metales a los que se pueden aplicar los métodos.