Со временем пигменты теряют насыщенность, диоды выходят из строя, в то время как структурная окраска устойчива к подобным воздействиям. Задача ученых теперь заключается в разработке экономичных и оперативных методов нанесения нанообъектов на различные поверхности.
Существует множество физических принципов, позволяющих придать объекту цвет. Светодиоды, применяемые в экранах, генерируют свет с определенной длиной волны, а пигменты – отражают необходимую область светового спектра. В свою очередь, структурная окраска основана на преломлении и интерференции: специально организованные нано- и микроструктуры способны изменять траекторию света.
С использованием структурных цветов существует определенная сложность: они требуют создавать, для точного расположения микроскопических элементов требуется аккуратная выстраивание. Однако японские ученые разработали метод печати структурными цветами с использованием специального принтера. В основе их технологии лежит краска, содержащая кремниевые сферы. Научная работа опубликована в журнале Advanced Materials.
Краска для принтера включает в себя кремниевые сферы диаметром от 100 до 200 нанометров. Цвет, который отражают эти сферы, зависит от размера кристалла. Такая краска, изготовленная на их основе, отличается легкостью, нетоксичностью, производится из возобновляемых ресурсов и устойчива к выцветанию.
По мере испарения растворителя наносферы имели тенденцию к слипанию, что негативно сказывалось на цветопередаче краски. Для решения этой задачи исследователи предложили покрыть кремниевые сферы слоем диоксида кремния. Данное соединение, которое также применяется в пищевой отрасли в качестве средства, предотвращающего слеживание, выступило в роли прозрачного барьера между кремнием и внешней средой.
Ученые провели экспериментальную проверку разработанной ими системы. Для этого изображения были напечатаны на пластиковых и металлических носителях с разрешением от 250 до 125 точек на дюйм.
Изображения, нанесенные на полиэтилентерефталатную пленку, демонстрируют различную визуализацию при просмотре на свет и при верхнем освещении. Это обусловлено особенностями взаимодействия кремниевых наносфер взаимодействуют со светом в процессе, называемом «рассеянием Ми», добиться того же с помощью пигментных чернил невозможно. При нанесении на монитор такие изображения будут практически невидимы, когда дисплей включен, но четко видны, когда он выключен.
По мнению исследователей, структурные чернила могут найти применение в отображении информации, не требующем затрат энергии. Также перспективным направлением является их использование в системах защиты от контрафактной продукции.