En un informe publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , un grupo de investigación dirigido por el profesor asociado Joel Yang de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) imprimió probablemente el modelo tridimensional más pequeño y colorido de la Torre Eiffel. Impresionantemente no se utilizaron pigmentos ni tintas. En lugar de, el modelo impreso en 3D de la Torre Eiffel, midiendo menos de la mitad del ancho de un cabello humano a 39 micrómetros, exhibe múltiples colores debido a la forma en que la luz interactúa con las nanoestructuras que sostienen el modelo. Los modelos 3-D están hechos de una malla finamente impresa de polímero transparente, formando cristales fotónicos. Estos diseños, en su mayoría huecos, reducen notablemente su tamaño unas 5 veces cuando se calientan para producir una amplia gama de colores.

El profesor Yang dijo:"Hay un gran entusiasmo en la comunidad de investigadores para desarrollar aún más fuentes sostenibles de colores que no se extraigan de animales o plantas. ¿Qué pasaría si los productos que fabricamos pudieran derivar su color mediante la nano-texturización del material que ¿De qué está hecho? Ciertas mariposas y escarabajos han evolucionado para hacer esto, tal vez también podamos aprender a hacer esto ". En comparación con los pigmentos y tintes que dependen de la composición química, los colores estructurales son de alta resolución, permanente, y ecológico.

En naturaleza, la coloración de algunas mariposas, Gorgojos Pachyrhynchus, y muchos camaleones son ejemplos notables de organismos naturales que emplean cristales fotónicos para producir patrones coloridos. Las estructuras de cristal fotónico reflejan colores vivos con matices que dependen de sus constantes de celosía. Para reflejar colores vivos, las constantes reticulares de un cristal fotónico deben ser suficientemente pequeñas. Por ejemplo, la constante de celosía es de solo ~ 280 nm en las alas de las mariposas, lo que da un tono de color azul. Debido a la limitación de la resolución de impresión 3D actual, Es un desafío imprimir colores y formas arbitrarios en las tres dimensiones a esta escala microscópica de longitud.

Para lograr la dimensión requerida de constantes de celosía comparable a las escamas de mariposa, Los investigadores del grupo del profesor Yang emplearon un método de "coloración por encogimiento" que introduce un paso de calentamiento aditivo para encoger los cristales fotónicos impresos utilizando un sistema comercial de litografía de polimerización de dos fotones. es decir, Nanoscribe GmbH Photonic Professional GT. El profesor Yang agregó:"El desafío es encoger las estructuras en estas dimensiones nanoscópicas sin que se fusionen en una mancha. Al modelar estructuras más grandes, y encogiéndolos después, producimos estructuras que no podrían haberse impreso directamente con métodos estándar ". las líneas repetidas de las estructuras de pilas de madera se redujeron a 280 nm, casi 2 veces más pequeño que las especificaciones de la máquina. Como efecto secundario adicional de la contracción, el índice de refracción del polímero reticulado aumentó en el proceso de calentamiento, lo que beneficia aún más la generación de colores.

La Torre Eiffel a todo color demostró la capacidad de imprimir objetos de color 3D arbitrarios y complejos a nivel de microescala utilizando el método de "colorear por encogimiento". Con la libertad de diseñar cristales fotónicos 3D que se encogen para adaptarse a colores específicos, esta tecnología sería ampliamente aplicable para lograr componentes ópticos compactos y circuitos fotónicos tridimensionales integrados que funcionen en la región visible.