Százezer dpi felbontású színes képet nyomtattak egy különleges technológiával, amely pár nanométer magasságú oszlopocskákat alkalmaz a kép megjelenítéséhez. A Nature Nanotechnology oldalain részletezett módszerrel apró vízjelek vagy titkos üzenetek nyomtathatók, illetve nagy adatsűrűségű képi adattároló lemezek is létrehozhatók lehetnek.

Az ultranagy felbontású képek minden egyes képpontja négy nanoméretű oszlopból áll, amelyek csúcsán ezüst és arany korongok foglalnak helyet. Az apró struktúrák átmérőjét és a köztük lévő tér nagyságát variálva irányítható, hogy milyen színű fényt verjenek vissza. A szingapúri A*STAR kutatói ezen módszer révén hozták létre színpalettájukat, és ezeket az úgynevezett strukturális színeket használták a nyomtatás során.
(Hasonló színezési módszerrel a természetben is találkozhatunk: a pávakakas farktollai sem pigmentek révén nyerik el ragyogó színeiket, hanem a tollak felületén található, pontosan méretezett optikai mikrorácsok fénytörése idézi elő ezeket.)

A módszer demonstrálására a különböző képfeldolgozó algoritmusok teszteléséhez és összehasonlításához használatos Lenna tesztképet nyomtatták ki 50x50 mikrométeres változatban.

Joel Yang anyagkutató akkor figyelt fel először a strukturális színek megjelenésére, amikor fém nanorészecskéket vizsgált egy fénymikroszkóp segítségével. „Észrevettük, hogy képesek vagyunk kontrollálni a színeket, pirosból kéket tudunk csinálni a részecskék méretének megváltoztatásával” ‒ magyarázza. A fém nanostruktúra felszínén az elektronok egy-egy specifikus hullámhosszú fény hatására kezdenek rezegni, attól függően, hogy mekkora a részecske mérete.

Az anyag úgynevezett felületi plazmon rezonanciája határozza meg, hogy milyen hullámhosszú fény verődik vissza róla ‒ ez a tény régóta ismeretes a szakértők előtt. Yang azonban az első, aki rájött arra, hogyan lehet ezt a jelenséget kiaknázva nagy felbontású, színes képeket nyomtatni.

A tesztkép nyomtatásához a kutatók először elektronsugaras litográfiával létrehozták az oszlopokból álló mintázatot egy szilícium lapkára helyezett szigetelő rétegből. Ezt követően az oszlopokon elhelyezték a fém nanokorongokat, majd a lapka felületét fémréteggel vonták be. Ez az oszlopok között található, tükröződő felület visszaverte az oszlopokról származó színes fényt, így a kép sokkal élénkebb lett.

A tesztkép felbontása körülbelül százezer képpont per inch. Összehasonlításképpen a tintasugaras vagy lézernyomtatók maximális felbontása tízezer dpi körül van, mivel ezek mikrométeres tintacseppekkel dolgoznak.

A legkitűnőbb mikroszkóppal nézve is, az optikai képeknek van egy végső felbontási határa, és az új módszer ezt a határt éri el. Az úgynevezett diffrakciós limit azt jelenti, hogy a képalkotásnál használt fény hullámhosszának felénél kisebb távolságra lévő pontokat optikai úton nem lehet felbontani. A látható fény spektrumának közepén nagyjából 500 nanométer a hullámhossz. Ez annyit jelent, hogy egy nyomtatott kép pixelei 250 nanométernél közelebb nem helyezkedhetnek el egymáshoz, mert ennél kisebb távolság esetén összemosódnak egy ponttá. Yang tesztképén pedig pontosan ekkora a pixelek távolsága.

A technológia egy másik jelentős vívmánya, hogy az alapanyagoknak és a strukturális színezésnek köszönhetően nagyon tartós végeredményt produkál. Nem halványulnak el a színek, hiszen nem valamiféle idővel lebomló festékanyag alkotja ezeket.

Yang és csapata jelenleg azon dolgozik, hogy gyorsabb módszert találjon az ilyen képek nyomtatására, mivel az elektronsugaras megoldás túl lassú ahhoz, hogy nagyobb felületeken is használható legyen. A kutatók benyújtották szabadalmi kérvényüket az új metódusra, és reményeik szerint lesz rá kereslet a piacon.

Elképzeléseik szerint nanoméretű vízjelek legyártására, illetve a kriptográfia területén lesz elsősorban alkalmazható a technológia, de a DVD-hez hasonló optikai adattárolók legyártására is használható lehet a módszer.

Forrás:
http://ipon.hu/hir/szines_nyomtatas_a_diffrakcios_hatar_szomszedsagaban/...
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2012.128.html