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科學(xué)家納米像素實(shí)現(xiàn)3D彩印 望走向商業(yè)化
2014-11-27 08:56 來源:中國科學(xué)院網(wǎng) 責(zé)編:江佳
- 摘要:
- 最近,新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開發(fā)出一種新的3D打印方法。每個納米像素都編碼了兩套光色信息,在不同的偏振光下會顯出不同顏色,在兩種偏振光下會呈現(xiàn)出兩幅分開的圖像,讓兩幅圖在同一視野中輕微錯位,就產(chǎn)生了景深的感覺,成為一種3D立體圖。
【CPP114】訊:最近,新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開發(fā)出一種新的3D打印方法。每個納米像素都編碼了兩套光色信息,在不同的偏振光下會顯出不同顏色,在兩種偏振光下會呈現(xiàn)出兩幅分開的圖像,讓兩幅圖在同一視野中輕微錯位,就產(chǎn)生了景深的感覺,成為一種3D立體圖。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·通訊》雜志上。
“打印像素用等離子納米結(jié)構(gòu)制作,生成的立體圖可能是迄今最小的。”研究負(fù)責(zé)人、新加坡科技與研究局(A*STAR)材料研究與工程研究所的約爾·楊說,“看圖時不需要戴特殊眼鏡,而是通過偏振器結(jié)合光學(xué)顯微鏡才能看到景深和3D效果。”
該研究的原理是表面等離子共振:金屬納米結(jié)構(gòu)會以不同波長共振,所以它們會散射不同波長的光。如果納米結(jié)構(gòu)是圓的,其共振就與偏振無關(guān),因?yàn)閳A的直徑所有方向都一樣;如果納米結(jié)構(gòu)是二軸的(橢圓或長方形),其共振就取決于入射光的偏振態(tài)。研究人員特制了精確規(guī)格的納米像素,就能在不同的偏振光下產(chǎn)生不同的顏色。
這種偏振感應(yīng)納米像素由直徑約100納米的微鋁顆粒制成。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月21日(北京時間)報道,研究人員實(shí)驗(yàn)了兩種不同形狀:橢圓和二連方塊(一對方塊由很小間隙隔開),都是二軸的,兩個軸會在不同波長下共振,顏色由平行于偏振光方向的軸長決定。比如一個130納米×190納米的橢圓像素在y偏振光下顯綠色,而在x偏振光下顯紫色。比較這兩種像素形狀,他們發(fā)現(xiàn)橢圓形像素的偏振—決定色譜更廣,而二連方塊的交叉度更低,能把不想要的顏色混合減到最小。
用這些像素能打印出高分辨率的3D彩色縮微印品。研究人員演示了一張好似兩幅二維星星圖輕微錯位的圖像,給顯微鏡目鏡加上x和y偏振光后,就能看到兩種偏振光下的不同畫面,結(jié)合起來就形成了3D圖。
除了3D打印,偏振感應(yīng)納米像素還有許多其他用途,比如用于高密度光學(xué)信息編碼或全息攝影。此外,3D保密元素是很難復(fù)制的,能提供不同級別的身份驗(yàn)證,還可用于防偽技術(shù)。
研究人員指出,用這些像素編碼超過兩套信息,讓每個像素生成三幅或更多圖像也是可能的,比如用不對稱的圓形,可以產(chǎn)生兩種以上的偏振—共振顏色。下一步,他們打算將這種技術(shù)推向商業(yè)化。
“打印像素用等離子納米結(jié)構(gòu)制作,生成的立體圖可能是迄今最小的。”研究負(fù)責(zé)人、新加坡科技與研究局(A*STAR)材料研究與工程研究所的約爾·楊說,“看圖時不需要戴特殊眼鏡,而是通過偏振器結(jié)合光學(xué)顯微鏡才能看到景深和3D效果。”
該研究的原理是表面等離子共振:金屬納米結(jié)構(gòu)會以不同波長共振,所以它們會散射不同波長的光。如果納米結(jié)構(gòu)是圓的,其共振就與偏振無關(guān),因?yàn)閳A的直徑所有方向都一樣;如果納米結(jié)構(gòu)是二軸的(橢圓或長方形),其共振就取決于入射光的偏振態(tài)。研究人員特制了精確規(guī)格的納米像素,就能在不同的偏振光下產(chǎn)生不同的顏色。
這種偏振感應(yīng)納米像素由直徑約100納米的微鋁顆粒制成。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月21日(北京時間)報道,研究人員實(shí)驗(yàn)了兩種不同形狀:橢圓和二連方塊(一對方塊由很小間隙隔開),都是二軸的,兩個軸會在不同波長下共振,顏色由平行于偏振光方向的軸長決定。比如一個130納米×190納米的橢圓像素在y偏振光下顯綠色,而在x偏振光下顯紫色。比較這兩種像素形狀,他們發(fā)現(xiàn)橢圓形像素的偏振—決定色譜更廣,而二連方塊的交叉度更低,能把不想要的顏色混合減到最小。
用這些像素能打印出高分辨率的3D彩色縮微印品。研究人員演示了一張好似兩幅二維星星圖輕微錯位的圖像,給顯微鏡目鏡加上x和y偏振光后,就能看到兩種偏振光下的不同畫面,結(jié)合起來就形成了3D圖。
除了3D打印,偏振感應(yīng)納米像素還有許多其他用途,比如用于高密度光學(xué)信息編碼或全息攝影。此外,3D保密元素是很難復(fù)制的,能提供不同級別的身份驗(yàn)證,還可用于防偽技術(shù)。
研究人員指出,用這些像素編碼超過兩套信息,讓每個像素生成三幅或更多圖像也是可能的,比如用不對稱的圓形,可以產(chǎn)生兩種以上的偏振—共振顏色。下一步,他們打算將這種技術(shù)推向商業(yè)化。
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