Los científicos de A * STAR han demostrado un esquema para aumentar en gran medida la cantidad de colores que pueden producirse mediante matrices de diminutos nanodiscos de aluminio.

Los pigmentos convencionales producen colores mediante la absorción selectiva de luz de diferentes longitudes de onda, por ejemplo, la tinta roja aparece roja porque absorbe fuertemente en las regiones espectrales azul y verde. Se puede lograr un efecto similar a una escala mucho menor mediante el uso de matrices de nanoestructuras metálicas, dado que la luz de ciertas longitudes de onda excita oscilaciones colectivas de electrones libres, conocidas como resonancias de plasmón, en tales estructuras.

Una ventaja de utilizar nanoestructuras metálicas en lugar de tintas es que es posible mejorar cien veces la resolución de las imágenes en color. Esta resolución mejorada, en el límite de difracción de la luz, es fundamental para el almacenamiento de datos, aplicaciones de seguridad e imágenes digitales. El aluminio, debido a su bajo costo y buena estabilidad, es un material particularmente atractivo de usar.

Joel Yang y Shawn Tan del Instituto A * STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales y sus compañeros de trabajo utilizaron un haz de electrones para formar conjuntos de pilares de aproximadamente 100 nanómetros de altura. Luego depositaron una fina capa de aluminio sobre los pilares y en los espacios entre ellos. En estas matrices, cada píxel era un cuadrado de 800 nanómetros de largo que contenía cuatro nanodiscos de aluminio.

La longitud de onda de la resonancia del plasmón varía sensiblemente con las dimensiones de las nanoestructuras. Como consecuencia, variando el diámetro de los cuatro nanodiscos de aluminio en un píxel (los cuatro nanodiscos tienen el mismo diámetro), los científicos pudieron producir unos 15 colores distintos:un buen comienzo, pero apenas lo suficiente para reproducir fielmente imágenes a todo color.

Al permitir que dos pares de nanodiscos diametralmente opuestos tengan diferentes diámetros entre sí, luego, variar los dos diámetros les permitió aumentar este número a más de 100. Finalmente, generaron más de 300 colores variando tanto el diámetro del nanodisco (pero manteniendo iguales los cuatro diámetros dentro de un píxel) como el espaciado entre nanodiscos adyacentes en un píxel (ver imagen). "Este método es análogo al medio tono utilizado en la impresión a base de tinta y da como resultado una amplia gama de colores, "comenta Yang.

Los investigadores demostraron la efectividad de su paleta extendida usando una pintura de Monet. Reprodujeron la imagen utilizando una paleta limitada y extendida, con una reproducción de color mucho mejor de la paleta ampliada. Asombrosamente, redujeron la imagen de 80 centímetros a apenas 300 micrómetros, un 2, Reducción de tamaño 600 veces.

"El uso de un metal más rentable tiene el potencial de acercar esta tecnología a la adopción, "Notas de bronceado.