كشفت دراسة جديدة أن طابعات الليزر التي "تنحت" الصور بمقاييس ضئيلة يمكن أن تصنع يومًا ما صورًا ملونة لا تتلاشى بمرور الوقت مثل الحبر.
قام باحثون في الجامعة التقنية في الدنمارك بعمل لوح من معدن البوليمر وأشباه الموصلات يعكس الألوان التي لا تتلاشى أبدًا ، باستخدام هياكل صغيرة تنشر وتمتص وتعكس ضوء الأطوال الموجية المختلفة. وقال العلماء إن طلاءًا مصنوعًا من المادة لن يحتاج أبدًا إلى إعادة طلاء ، وستحتفظ الصورة الناتجة بحيويتها بمرور الوقت.
وقال الباحثون إن عملية الطباعة هذه تسمح للناس باختيار ألوان أكثر تحديدًا ، لأنه يمكن تحديد أطوال موجية دقيقة ، مما يعني أن هناك تخمينًا أقل يتعلق بخلط الأصباغ ومقارنة مخططات الألوان. وقال الباحثون إنه يمكن تطبيق نفس التقنية على صنع العلامات المائية أو حتى التشفير وتخزين البيانات.
في هذه التقنية ، تتم طباعة الصور بالليزر ، والتي يتم إطلاقها على ورقة مصنوعة من البلاستيك على طبقة واحدة والجرمانيوم فوق ذلك. تصنع الصفائح عن طريق إيداع طبقات رقيقة من النانومتر من البوليمر والجرمانيوم في أشكال ، واسطوانات وكتل صغيرة ، لا يتجاوز عرض أي منها أكثر من 100 نانومتر. (للمقارنة ، يبلغ متوسط حبلا شعر الإنسان حوالي 100000 نانومتر.)
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة شياو لونغ زو ، باحث في تكنولوجيا النانو في جامعة الدنمارك التقنية ، لـ "لايف ساينس": "ننتج بصمة نانو".
على غرار ما تفعله طابعة الليزر ، يعيد الليزر تشكيل الهياكل الصغيرة عن طريق إذابتها. يؤدي تغيير شدة الليزر في المقاييس الدقيقة إلى إذابة الهياكل بشكل مختلف ، لذا فهي تأخذ أشكالًا هندسية مختلفة.
وقال الباحثون لهذا السبب يمكن أن تكون دقة الصورة على ما يرام. عادةً ما تتكون صورة من طابعة نافثة للحبر أو طابعة ليزر من 300 إلى 2400 نقطة في البوصة. قال الباحثون إن بكسل بحجم النانومتر أصغر آلاف المرات ، وهذا يعني دقة 100 ألف نقطة في البوصة. في الواقع ، تشبه المجموعة الكاملة من وحدات البكسل مدينة مصغرة من ناطحات السحاب والقباب والأبراج.
وقال الباحثون إنه عندما يضرب الضوء الأبيض الأشكال المختلفة ، فإنه يمكن أن يعكس أو ينحني أو ينحرف. نظرًا لأن الأشكال صغيرة جدًا ، لن يعكس بعضها أطوالًا موجية معينة ، بينما سيشتت البعض الآخر الضوء أو يرتد. والنتيجة هي أن الشخص يرى لونًا ، اعتمادًا على نمط معين من الأشكال ، وفقًا للدراسة.
قال تشو ان اجنحة الفراشة وريش الطيور تعمل بطريقة مماثلة. تغطي الهياكل الصغيرة جناح الفراشة أو ريشة الطائر ، وتشتت الضوء بطرق محددة ، مما يجعل الألوان التي يراها الناس. وقال الباحثون إن أجنحة الفراشة تنقل بعض الضوء وتخلق تقزحًا. أصبح تشو وزملاؤه أكثر تحديدًا من ذلك - إن الجمع بين الجرمانيوم والبوليمر يعني أنه يمكنهم التحكم في أي أطوال موجية للضوء تنعكس من بقعة معينة أم لا ، لذلك لا ينتجون تأثير قزحي الألوان. وقال الباحثون إن هذا يعني ألوانًا مفردة تنبض بالحياة حيث يريدونها.
وقالت الدراسة ، بما أن الألوان مدمجة في هيكل الصفائح ، فإنها لن تتلاشى كما تفعل الصبغات عند تعرضها للضوء. يتلاشى الطلاء العادي ، على سبيل المثال ، عندما يضربه ضوء الشمس ، لأن الضوء فوق البنفسجي يحطم المواد الكيميائية التي يتكون منها الصباغ. علاوة على ذلك ، يمكن أن يتأكسد الطلاء أو الحبر أو ينفجر عند تعرضه للمذيبات ، مثل المنظفات الثقيلة. (فقط قم بتقطير الماء على صورة النافثة للحبر ، ويمكنك مشاهدة الحبر يصبح مخففًا وتشغيله.) في التحف القديمة ، توجد حتى ظاهرة تسمى "الصابون المعدني" استنادًا إلى الكيمياء المعقدة التي تحدث مع عمر الدهانات ، وفقًا لـ Chemical & Engineering. أخبار.
باستخدام تقنيتهم ، قام تشو وزملاؤه بعمل صور صغيرة للموناليزا وصورة للفيزيائي الدنماركي نيلز بور ، بالإضافة إلى صورة بسيطة لامرأة وجسر ، يبلغ طول كل منهما حوالي 2.5 سم.
وقال الباحثون إنه من أجل إنتاج هذا النوع من الطابعات بكميات كبيرة ، سيحتاج الباحثون إلى تصغير تقنية الليزر وقد يحتاجون إلى مادة مختلفة لطبقات الأوراق. وأضافوا أن هذه المادة ستحتاج إلى مؤشر انكسار عالي ، مما يعني أنها تنحني للضوء كثيرًا وتمتص الضوء عند الطول الموجي المختار لليزر. في تجاربهم ، اختار العلماء الضوء الأخضر لطول الموجة وجربوا السيليكون للمادة ، التي قال تشو أنها لا تمتص ضوء الليزر الأخضر بكفاءة.
حتى الجرمانيوم أمر ممكن ، لأنه ليس باهظ الثمن. وقال "بضعة كيلوجرامات يمكن أن تغطي ملعب لكرة القدم" ، مشيرا إلى أن طبقات الجرمانيوم والبوليمر يصل سمكها إلى 50 نانومتر فقط. وقال تشو إن الجرمانيوم ليس بالضرورة الخيار الأفضل لأنه لا ينتج الألوان الخضراء بشكل جيد.
ظهرت الدراسة الجديدة في عدد 3 مايو من مجلة Science Advances.
