Selon une nouvelle étude, les imprimantes laser qui «sculpteraient» des images à des échelles minuscules pourraient un jour faire des photos en couleur qui ne s'estompent pas avec le temps comme le fait l'encre.
Des chercheurs de l'Université technique du Danemark ont fabriqué une feuille de polymère et de métal semi-conducteur qui reflète les couleurs qui ne s'estompent jamais, en utilisant de minuscules structures qui diffractent, absorbent et réfléchissent la lumière de différentes longueurs d'onde. Un revêtement en matériau n'aurait jamais besoin d'être repeint, et l'image résultante conserverait son éclat au fil du temps, ont déclaré les scientifiques.
Ce processus d'impression permet également aux gens de choisir des couleurs plus spécifiques, car les longueurs d'onde exactes peuvent être sélectionnées, ce qui signifie qu'il y a moins de conjectures impliquées dans le mélange des pigments et la comparaison des nuanciers, ont déclaré les chercheurs. La même technique pourrait être appliquée à la fabrication de filigranes ou même au cryptage et au stockage de données, ont déclaré les chercheurs.
Dans cette technique, les images sont imprimées avec un laser, qui est tiré sur une feuille de plastique sur une couche et de germanium par-dessus. Les feuilles sont fabriquées en déposant des couches minces de polymère et de germanium en formes, petits cylindres et blocs, aucun ne mesurant plus de 100 nanomètres de diamètre. (À titre de comparaison, une mèche moyenne de cheveux humains mesure environ 100 000 nanomètres de large.)
"Nous générons une nano-empreinte", a déclaré à Live Science Xiaolong Zhu, auteur principal de l'étude, chercheur en nanotechnologie à l'Université technique du Danemark.
Semblable à ce que fait une imprimante laser, le laser remodèle les minuscules structures en les faisant fondre. Faire varier l'intensité du laser à de minuscules échelles fait fondre les structures différemment, de sorte qu'elles prennent des géométries différentes.
C'est pourquoi la résolution de l'image peut être si fine, selon les chercheurs. Une image provenant d'une imprimante à jet d'encre ou d'une imprimante laser se compose généralement de 300 à 2 400 points par pouce. Un pixel de taille nanométrique est des milliers de fois plus petit, ce qui signifie une résolution de 100 000 points par pouce, ont déclaré les chercheurs. En fait, toute la collection de pixels ressemble à une ville miniature de gratte-ciel, de dômes et de tours.
Lorsque la lumière blanche frappe les différentes formes, elle peut se refléter, se plier ou se diffracter, ont déclaré les chercheurs. Étant donné que les formes sont si petites, certaines ne reflètent pas certaines longueurs d'onde, tandis que d'autres diffusent ou font rebondir la lumière. Le résultat est qu'une personne voit une couleur, selon le motif spécifique des formes, selon l'étude.
Les ailes de papillon et les plumes d'oiseaux fonctionnent de manière similaire, a déclaré Zhu. De minuscules structures recouvrent l'aile du papillon ou la plume d'un oiseau, diffusant la lumière de manière spécifique, créant les couleurs que les gens voient. Les ailes de papillon, cependant, transmettent une partie de la lumière, créant une irisation, ont déclaré les chercheurs. Zhu et ses collègues sont devenus plus précis que cela - la combinaison de germanium et de polymère signifie qu'ils peuvent contrôler quelles longueurs d'onde de lumière sont réfléchies à partir d'un point donné ou non, de sorte qu'ils ne produisent pas l'effet irisé. Cela signifie des couleurs vives et uniques où ils les veulent, ont déclaré les chercheurs.
Étant donné que les couleurs sont intégrées dans la structure même des feuilles, elles ne se décoloreront pas comme le font les pigments lorsqu'ils sont exposés à la lumière, selon l'étude. La peinture ordinaire, par exemple, s'estompe lorsque la lumière du soleil la frappe, car la lumière ultraviolette décompose les produits chimiques qui composent le pigment. De plus, la peinture ou l'encre peut s'oxyder ou se détacher lorsqu'elle est exposée à des solvants, tels que des détergents lourds. (Il suffit de faire couler de l'eau sur une image à jet d'encre et vous pouvez voir l'encre se diluer et couler.) Sur les chefs-d'œuvre anciens, il y a même un phénomène appelé "savons métalliques" basé sur la chimie complexe qui se produit avec l'âge des peintures, selon Chemical & Engineering Nouvelles.
En utilisant leur technique, Zhu et ses collègues ont fait de petites photos de la Joconde et un portrait du physicien danois Niels Bohr, ainsi qu'une simple photographie d'une femme et d'un pont, mesurant chacun environ 2,5 cm de diamètre.
Pour produire en masse ce type d'imprimante, les chercheurs devraient réduire la technologie laser et pourraient avoir besoin d'un matériau différent pour les couches de feuilles, ont déclaré les chercheurs. Ce matériau devrait avoir un indice de réfraction élevé, ce qui signifie qu'il plie beaucoup la lumière et absorbe la lumière à la longueur d'onde choisie pour le laser, ont-ils ajouté. Dans leurs expériences, les scientifiques ont choisi la lumière verte pour la longueur d'onde et ont expérimenté avec du silicium pour le matériau, qui selon Zhu n'absorbe pas la lumière laser verte aussi efficacement.
Même le germanium est une possibilité, car il n'est pas trop cher. "Quelques kilogrammes peuvent couvrir un terrain de football", a-t-il déclaré, notant que les couches de germanium et de polymère n'ont que 50 nanomètres d'épaisseur. Le germanium, cependant, n'est pas nécessairement la meilleure option, car il ne produit pas bien les couleurs vertes, a déclaré Zhu.
La nouvelle étude paraît dans le numéro du 3 mai de la revue Science Advances.
