Разноцветный узор, переливающийся при изменении угла зрения, придает привлекательный вид павлиньим перьям. Но радужные переливы — досадная помеха для специалистов, пытающихся воспроизвести птичью «технологию» формирования цвета и создать на ее основе отражающие экраны высокого разрешения, которые могут быть использованы в электронных книгах нового поколения.
Павлиний хвост и электронные книги нового поколения
(а) Образец с нанесенным на него изображением (b) Изображение, наблюдаемое в отраженном свете (с) Демонстрация использования поляризации света для активного управления видимым изображением

Идея использовать для формирования цветных изображений так называемый «структурный» цвет, который определяется структурой отражающей поверхности в большей степени, чем химическим составом материала, давно привлекала исследователей. Серьезных успехов в этом направлении достигла группа ученых из Мичиганского университета.

Они изучали взаимодействие света с наноразмерными канавками на поверхности металла. Свет определенной длины волны может проникать в канавку и захватываться ею. Поэтому, как оказалось, при правильном подборе размеров канавок они видны в отраженном свете как полоски, цвет которых не зависит от угла, под которым на них смотрит наблюдатель.

Неожиданностью же для ученых стало то, что свет способен проникать в канавку, ширина которой существенно меньше длины его волны. Это означает, что данная технология позволяет преодолеть ограничение, известное в оптике как дифракционный предел.

Дифракционный предел определяет минимальный размер пятна, в которое может быть сфокусирован свет. Различные технологии преодоления дифракционного предела известны и давно применяются, но мичиганским ученым удалось сделать это очень простым способом, который к тому же позволяет получить стабильное цветное изображение высочайшего разрешения.

В полиграфии цветные изображения получают из красок трех стандартных цветов — циана (голубого), мадженты (пурпурного) и желтого. Для каждого из этих цветов исследователи подобрали подходящую геометрию канавок. Так, канавки глубиной 170 нм с шагом 180 нм и шириной 40 нм захватывают красный свет и отражают циан. Канавки шириной 60 нм отражают мадженту, а 90 нм — желтый свет. Спектр видимого света находится в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 700 нм (красный).

Новая методика продемонстрирована в виде цветного изображения, сформированного на стеклянной пластине, покрытой тонким слоем серебра. Пока реализовано только статическое изображение, но есть надежда получить движущуюся картинку в ближайшем будущем.

По материалам:

Phys.Org

Nature journal Scientific Reports