2020 年 2 月 18 日
(Nanowerkスポットライト）従来の顔料は、異なる波長の光を選択的に吸収することによって色を生成します。 たとえば、赤インクは青と緑のスペクトル領域で強く吸収されるため、赤く見えます。着色剤を染料や化学薬品に依存することには、化学反応による染料の退色などの問題があります。 異なる色のための異なる染料の必要性; 染料関連の化学廃棄物が環境に及ぼす影響。プラズモニックナノ構造から生じる色–いわゆる 構造色 –これらの問題を回避します。 この色生成のメカニズムは、光の波長よりも小さいナノスコピック金属粒子による光の強い散乱を利用します。照明光と粒子内の電子の共鳴相互作用の結果として、いわゆる 局在表面プラズモン共鳴 –これらのナノ粒子は明確な強い色を生成します。 プラズモニックナノ構造による着色は、通常、退色に対してより耐性があり、従来のカラー印刷方法よりもはるかに高い解像度でカラー画像を実現できます。新しい二次色を生成するためにオーバーレイできるカラー顔料とは異なり、個別の金属ナノ構造はサイズ、形状に依存します。新しい色を生成するための相対的な配置。研究者はすでに達成するための技術を開発しています ナノ構造によるフォトリアリスティックなプラズモニック印刷。 これらのアプローチはナノプラズモニックカラーパレットを拡張しますが、空間的な不均一性を導入し、特定の混合比に制限されるため、表現できる色の総数が制限されます。ただし、これまでのところ、異なる色を混合することはできませんでした。単一のピクセル。これは、色相と色調の細かい遷移を作成し、確立されたカラーシステムで利用可能な幅広いパレットに近づくために必要です。 ACSナノ (「連続的な赤、緑、青のパレットのためのプラズモニック画家の色混合の方法」）、チューリッヒETHの研究者は、プラズモニックカラーピクセルと色混合アプローチを示し、色の輝度と色度を高レベルで制御しています。
プラズモニック赤、緑、青（RGB）の原色の設計とパフォーマンス。 （a）ガラス基板上の銀ナノロッドの格子からなる単色プラズモニックピクセルの概略図。 ナノロッドの長軸に沿って偏光された白色光照明は、反射で観察される明確な色をもたらします。 ナノロッドの長さLと幅Wは、局所的な表面プラズモン共鳴を設定します。 x方向に沿った周期性、Px、格子結合とy方向に沿った周期性Pを設定しますy、色の輝度を設定します。 （b）赤、緑、青のプラズモン原色の測定された反射スペクトル。 ナノロッドの長さと幅は、L、143、102、63 nm、W = 54、54、57 nmで、それぞれ赤、緑、青のロッドです。 周期性はPy =それぞれ330、280、および120nm。 （c）反射中のプラズモンカラー原色の光学明視野画像。 カラーピクセルの横の暗い背景は、ガラス基板の残留反射です。 スケールバーは10µm、ピクセルのサイズは30×30 µmです。 （d）黒い星で示されたD65標準照明下でのプラズモンカラー原色の位置を示すCIE色度図。 白い三角形は標準RGB（sRGB）色空間を表し、白い円は白い色を表します。 （アメリカ化学会の許可を得て転載）この作品と以前の研究との違いは、色相と明るさを連続的に変化させて、色の非常に細かい変化とより正確な画像表現を作成できることです。」画家が異なる色相を混合する方法と同様です。パレットの色調と色調で、ナノスケールで異なる色を連続的に混合する方法を示しました」と、Hadi Eghlidi博士は、Nanowerk.Eghlidiに語ります。 新技術における熱力学の研究室 ETHチューリッヒでこの研究を主導し、鮮やかな色を構造的に生成および混合するこの新しい方法は、金属ナノ粒子の交互配置された長方形の格子に基づいていると説明しています。
印刷されたオウムの拡大光学画像（右）とナノ構造の走査型電子顕微鏡写真（左）は、この作業のアプローチを示しています。 （画像：Claudio Hail、ETHチューリッヒ）「この着色アプローチは、生成された色の色度と輝度を個別に制御できます」と彼は指摘します。単一ピクセル上の金属ナノ粒子の1.28つの織り交ぜられたアレイ」と、論文の筆頭著者であるクラウディオ・ヘイルは付け加えます。 「また、これを使用して、1.28 µm x XNUMX µmの小さなピクセルサイズのカラフルなオウムのペアの写真などの高品質の画像を作成する方法も示します。」研究者は、銀ナノ粒子を長方形に配置することで色を生成しました。ガラス片上の配列。 色相は、ナノ粒子のサイズと水平方向の分離によって設定され、色の明るさは、粒子間の垂直方向の分離を変更することによって変化します。 粒子間のアレイ内のスペースを利用して、異なる色の別のアレイをインターリーブし、色のスムーズな混合を可能にします。それらの混色方法の結果として、チームは色相と明るさの微妙なバリエーションを作成できます。明確な色相のみが再現されていた以前の作品とは対照的に、カラーパレットに連続的にまたがっています。 その結果、これにより、ナノスケールでの高解像度のイラストのより写実的な表現が可能になります。
プラズモンRGB（pRGB）カラーリングによるフォトリアリスティックカラー印刷。 （a）240つのカラフルなオウムのデジタル画像と、ナノロッドの長軸（中央）および短軸（下）に沿った直線偏光で取得されたpRGB混色を使用して生成された対応する測定光学明視野画像。 この画像は、混色法によって可能になった、さまざまな色相と色調の間のスムーズな遷移を示しています。 作成された画像のサイズは312×1.28µmで、ピクセル数は1.28×318 µmです。 （b）MarieSklodowskaCurieのデジタルグレースケールポートレートとその測定された光学明視野画像。 作成された画像のサイズは233×1.28µmで、ピクセル数は1.28×143 µmです。 （a）と（b）のナノロッドの長さと幅は、赤、緑、青のロッドでそれぞれL = 102、63、54 nm、W = 54、57、XNUMXnmです。 （American Chemical Societyの許可を得て転載）「非常に高い解像度で非常に薄い層内で滑らかな色の変化を示していますが、設計された表面の色の鮮やかさは、ほとんどの最新のディスプレイが表現できるものよりもまだ劣っています」とHail氏は述べています。 。 「したがって、私たちの作業の次の段階は、現在利用可能なほとんどのディスプレイに表示できる色の範囲を超えるために、混合色の鮮やかさをさらに高める方法を見つけることです。」後の段階で、チームは試してみます。色を動的に混合する方法を見つけるために、つまり、時間の経過とともにピクセル内の赤、緑、または青のコンテンツを独立して変更できるカラーピクセルを意味します。この作業の潜在的なアプリケーションは、新しいタイプのセキュリティタグ、偽造防止、または透明です。と高解像度のディスプレイ。By マイケルバーガー– マイケルは、英国王立化学協会によるXNUMX冊の本の著者です。
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