Figura 1. Imagen de microscopio óptico de campo brillante de las matrices de nanoestructuras de Si. Las nanoestructuras de Si de diferentes tamaños exhiben distintos colores de reflexión. (la barra de escala es de 20 μm). Crédito:Takahara et al. Nano letras . 17, 7500-7506. DOI:10.1021 / acs.nano-lett.7b03421
Hasta ahora, los metamateriales utilizados para crear colores ajustables a partir de la geometría estructural se han basado en metales. Aunque es eficaz para lograr altas resoluciones, los materiales metálicos sufren pérdidas de energía inherentes a longitudes de onda visibles, lo que hace que la optimización de la pureza del color sea un desafío. En comparación, la resonancia de los materiales de silicio permite una alta reflectancia y pureza.
Un trío de investigadores de la Universidad de Osaka demostró recientemente un control preciso del color utilizando silicio monocristalino. Sus coloridos hallazgos fueron publicados en Nano letras .
"El uso de silicio nos permite lograr tanto una alta resolución como una alta saturación, ", dice el autor correspondiente del estudio, Junichi Takahara." Materiales totalmente dieléctricos que pueden producir píxeles de color individuales con alta resolución, sin mezcla de colores, ofrecen distintas ventajas sobre los materiales metálicos ".
Las matrices de metamateriales presentan patrones a nanoescala que funcionan como antenas, que convierten la radiación óptica en energía localizada. La litografía por haz de electrones se utilizó para crear máscaras, que se utilizaron para proteger la superficie de silicio del posterior grabado con plasma. El equipo pudo generar colores vivos controlados completamente por la geometría de las antenas, también demostrando la generación de luz blanca, que es importante para la impresión a todo color. Además, La información de dos colores era inherente a cada píxel y podía revelarse cambiando la polarización de la luz incidente.
Figura 2. Demostración de un píxel de sublongitud de onda. (a) iones de barrido y (b) imágenes de microscopio óptico de un patrón a cuadros que consta de nanobloques alternados de dos tamaños diferentes. (c) Imágenes de iones de barrido y (d) Imágenes de microscopio óptico de las letras "RGB" mediante nanoestructuras de Si que generan el color correspondiente. (la barra de escala es de 2 μm). (. Crédito:Takahara et al.
La resolución de sublongitud de onda se demostró generando un patrón de tablero de ajedrez amarillo y azul claramente discernible dentro de áreas unitarias de solo 300 × 300 nanómetros. En términos de eventuales aplicaciones, esto se traduce en una impresión a ~ 85, 000 dpi.
El equipo también se divirtió demostrando su control con una tipografía de color apropiado a nanoescala, escribiendo "RGB" en los nanobloques de ancho necesario para generar un efecto llamativo.
"Nuestro trabajo revela el alto grado de precisión posible mediante el grabado de silicio monocristalino, ", dice el autor principal Yusuke Nagasaki." La concordancia entre los valores de reflectancia calculados y experimentales de nuestro sistema también respalda nuestra confianza en la naturaleza robusta de la técnica que creamos ".
Las propiedades de dos colores de los píxeles ofrecen la posibilidad de crear imágenes superpuestas, así como maximizar la información codificada en un área particular de la matriz. El trabajo muestra potencial para su uso en tecnología contra la falsificación y tecnología de visualización avanzada, como pantallas tridimensionales.
