Se ha desarrollado la primera tecnología de impresión 3D del mundo que se puede utilizar en pantallas transparentes y dispositivos AR, que implementa el fenómeno físico del cambio de color de la piel del camaleón o el hermoso color de las plumas del pavo real.
El equipo del Dr. Jaeyeon Pyo en KERI ha logrado crear una rejilla de difracción tridimensional que puede controlar con precisión la trayectoria de la luz basándose en "tecnología de impresión 3D a nanoescala". Se trata de una tecnología novedosa que puede utilizar el principio del color estructural observado en la naturaleza para tecnología de visualización avanzada. La investigación fue publicada como artículo de portada en ACS Nano .
Cuando la luz encuentra una microestructura en el nivel de la longitud de onda (1/100 a 1/1000 del espesor de un cabello humano), se difracta y cambia su trayectoria. En los casos en que la microestructura posee reularidad, longitudes de onda específicas de luz sufren una fuerte reflexión debido a la difracción, lo que da como resultado colores distintos conocidos como "color estructural".
Por ejemplo, en la naturaleza, el color de la piel de los camaleones no surge de una mezcla de múltiples pigmentos; más bien, surge de cambios en la microestructura, que conducen a la producción de colores estructurales. De manera similar, los hermosos colores que se ven en las plumas de pavo real son el resultado de la disposición específica de su microestructura interna.
El logro de KERI es la realización de una "rejilla de difracción", que puede controlar con precisión el color estructural, con tecnología de impresión 3D a nanoescala. Una rejilla de difracción es un dispositivo con una microestructura dispuesta regularmente con el fin de controlar la difracción de la luz. Cuando la luz incide sobre él, la luz se refleja en diferentes caminos dependiendo de la longitud de onda, creando un color o espectro estructural específico. En otras palabras, es una tecnología de impresión 3D que permite un control preciso de la luz para obtener colores vivos sin colorantes.
Se necesita una rejilla de difracción muy fina para controlar la difracción de la luz cuya longitud de onda es sólo 1/1000 del grosor de un cabello humano. KERI, que cuenta con la mejor tecnología de impresión 3D a nanoescala del mundo, logró imprimir rejillas de difracción de nanocables de alta densidad con un nuevo enfoque llamado "impresión lateral". Esto se hace moviendo la boquilla de impresión 3D como si estuviera cosiendo para imprimir la forma del puente(﹇).
Se espera que la rejilla de difracción demostrada se utilice en una variedad de aplicaciones de visualización avanzadas. Teniendo en cuenta la transparencia de la rejilla de difracción en sí, se puede utilizar en una variedad de pantallas transparentes futuras, como ventanas inteligentes, espejos y pantallas frontales en automóviles.
También hay muchas aplicaciones para esta tecnología en dispositivos AR que ya utilizan rejillas de difracción como componente clave. Además, las rejillas de difracción se pueden diseñar para emitir diferentes colores dependiendo de su deformación, lo que hace que la tecnología sea utilizable en ingeniería mecánica y aplicaciones biomédicas donde se requiere la detección de deformaciones, y la propia rejilla de difracción se puede utilizar en una variedad de investigaciones de física óptica. P>
El Dr. Jaeyeon Pyo de KERI dijo que esta es "la primera tecnología de impresión 3D del mundo que implementa con precisión el color estructural deseado en la ubicación deseada sin restricciones en el material o la forma del sustrato". Añadió que esta tecnología podrá superar las limitaciones formuladas del "factor de forma" de los dispositivos de visualización y lograr la diversificación de formas.
KERI, que ha completado la solicitud de patente de la tecnología original, espera que este logro reciba mucha atención por parte de las empresas relacionadas con las pantallas y planea promover la transferencia de tecnología identificando las empresas que necesitan esta tecnología.
Más información: Jongcheon Bae et al, Impresión tridimensional de color estructural utilizando un menisco femtolitro, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c02236
Información de la revista: ACS Nano
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
