אתה אף פעם לא רואה טווס דהוי. הנוצות הבהירות, הססגוניות, הירוקות והכחולות אינן מלבינות בשמש ולא משתנות לאורך זמן. הסיבה לכך היא שהצבע כולו נובע ממבנה, ולא מפיגמנט; הנוצות עצמן חומות, והצורות הזעירות עליהן הן הגורמות לאורכי גל אור להפריע זו לזו, ומייצרות את הצבעים שרואים.
התופעה נחקרה במשך מאות שנים, אך בעשור האחרון בערך, מדענים החלו לבנות סוג זה של צביעה למבנים מעשה ידי אדם, שהדגימו מאמר שפורסם בכתב העת Science Advances . שיאולונג ג'ו וצוות מאוניברסיטת הטכנולוגיה של דנמרק פיתחו שיטה המשתמשת בלייזרים לבניית ננו-מבנים מתוך גרמניום, המשקפים אורך גל של צבעים מסוימים, וניתן להשתמש בה לבניית תמונות צבע עמידות.
"הדבר החשוב ביותר הוא שנעשה הדפסת לייזר ברזולוציה גבוהה של הרבה צבעים על ידי סרט דק מאוד של חומר גרמניום", אומר ג'ו.
הוא מכנה זאת הדפסת לייזר, אם כי היסודות של צבע מבני כוללים מערך של עמודות מיקרוסקופיות על משטח ולא מה שאנחנו חושבים עליו כמדפסת לייזר רגילה. הגודל והצורה של העמודים הללו תואמים את אורך הגל של האור הנראה באופן שרק אורכי גל מסוימים יכולים להימלט מהשקתות. בקרב חומרים מעשה ידי אדם, המצע הוא מתכת או מוליך למחצה. במקרה זה, ג'ו וצוותו הניחו גרמניום על עמודי פלסטיק, והפכו לראשונים לבנות מבנים כאלה של מוליכים למחצה ללא מתכת מעורבת.
זה הקנה יתרון מיוחד: לייזר בעל עוצמה גבוהה, מכוון לתדר הנכון, יכול להמיס באופן סלקטיבי את הגרמניום. נקודת המוצא היא סרט דק של גרמניום, הנמתח על משטח פלסטי דק וגמיש, עם עמודים עגולים מיקרוסקופיים הנמתחים כלפי מעלה. כאשר החוקרים פגעו בעמודים באמצעות הלייזר, הם נמסים ממעגל לכדור, מה שמשנה את הצבע שמופיע החומר מאדום לכחול. מאחר והעמודים הם ברוחב של 100 ננומטר בלבד, התהליך יכול לספק עד 100, 000 dpi או יותר, המהווה בערך הרזולוציה המקסימאלית האפשרית עבור מדפסות לייזר מסורתיות.
עדיף, מידת ההיתוך ניתנת לשליטה, כלומר, חצי כדור, או כדור חלקי, יכולים להראות צבע בכל מקום על הספקטרום הוויזואלי שבין שני הקצוות.
"מה שהם באמת פותרים כאן הוא בעיה הנדסית מרכזית שצריך להיפתר עבור יישומים מסוימים בצבע מבני, וככה אתה יכול ליצור מערכת בה אתה יכול לכתוב תבנית לתוכה כצבעים מבניים שונים בנקודות שונות ב הדפוס, "אומר Vinothan Manoharan, פרופסור לפיזיקה בהרווארד, שמעבדתו לומדת אמצעים שונים ליצירת צבע מבני המבוסס על הרכבה עצמית של חלקיקים.
צבע מבני להדפסה כמו אלה רצוי לעמידותם. כמו הטווס, הם לא יתפוגגו ולא יתלבנו.
"זה לא יימוג זמן רב", אומר ג'ו. "זה היתרון של טכנולוגיה מסוג זה. דיו של פיגמנטים יתפוגג עם הזמן, במיוחד לשימוש חיצוני. "
לייזר הדפיס 127, 000 נקודות לאינץ 'בתמונה זו של המונה ליזה. (האוניברסיטה הטכנית של דנמרק) בעוד ששיטה זו מצריכה חומר שעליו מוליך מוליכים למחצה (ולא זול במיוחד, אם כי הצוות עובד על החלפת גרמניום בסיליקון הזמין יותר), ג'ו אומר ששכבת המוליכים למחצה היא כל כך דקה - 35 ננומטר - כי ההדפסה עליה הופך להיות אפשרי עבור יישומים רבים. הוא מזכיר תחילה אחסון אבטחה ומידע, מכיוון שהרזולוציה הגבוהה וצפיפות המידע הגבוהה שמאפשרת באמצעות קידוד בצבע נותנים את עצמם לאלה.
DVD עשוי להיות בעל דפוס אבטחה, הוא אומר. לחלופין, אם העמודים המעגליים מוחלפים בתיבות מרובעות, האור קוטב בצורה מסוימת. ניתן לאחסן מידע, אך לאחזר אותו רק תחת אור מקוטב נכון. זה עשוי לפלס את דרכו לסימני מים או ל"דיו "להגנה על זיופים במטבעות.
אל תחפש שום דבר על המדפים בקרוב. ג'ו וצוותו עדיין מנסים לפתור בעיה מסובכת אך חשובה: כיצד לייצר אור ירוק. ירוק נמצא באמצע הספקטרום, כלומר הם יצטרכו לפתח מבנים שיספגו אור כחול ואדום כאחד. כעת הם מפתחים ננו-מבנים מורכבים יותר לשם כך, אומר ג'ו.
"הם יצטרכו לפתור כמה בעיות אחרות בכדי להשיג את היישומים שהם רצו להשיג, " אומר מנואהרן. "זה תחום גדול עכשיו. יש הרבה עבודה במרחב הזה. יש מגוון רחב של יישומים לצבע מבני, וזו סוג של סיבה לכך שיש כל כך הרבה טכניקות שונות. עבור אפליקציה זו דעתי האישית היא שהיא ממש טובה עבור דיו ביטחוני. "
