Μεταλλικά νάνο-σωματίδια προσφέρουν την υψηλότερη δυνατή ανάλυση σε εκτύπωση φωτογραφίας

Oι επιστήμονες κατάφεραν να τυπώσουν την έγχρωμη προσωπογραφία μιας γυναίκας σε διαστάσεις 50Χ50 μικρόμετρα (εκατομμυριοστά του μέτρου) με ανάλυση περίπου 100.000 dpi 

Την υψηλότερη δυνατή ανάλυση για την εκτύπωση έγχρωμης εικόνας -περίπου 100.000 στιγμές ανά ίντσα (dpi)- πέτυχαν ερευνητές από τη Σιγκαπούρη, χρησιμοποιώντας μία πρωτοποριακή τεχνική νανοτεχνολογίας που καταργεί την ανάγκη για μελάνια και αντί για αυτά χρησιμοποιεί μεταλλικά νανο-σωματίδια.
Η νέα μέθοδος -που πήρε την έμπνευσή της από τα υαλογραφήματα (βιτρό) όπου μικροσκοπικά τμήματα μετάλλων ενσωματώνονται στο γυαλί- θα μπορούσε σε πρώτη φάση να αξιοποιηθεί πρακτικά για την εκτύπωση μικροσκοπικών υδατόσημων ή μυστικών μηνυμάτων για λόγους ασφαλείας (κρυπτογράφηση), καθώς και για τη δημιουργία υψηλής χωρητικότητας δίσκων οπτικής αποθήκευσης.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Έρευνας Υλικών και Μηχανικής (IMRE) της Υπηρεσίας Επιστήμης, Τεχνολογίας και Έρευνας (ASTAR) της μικρής ασιατικής χώρας, με επικεφαλής τον Γιοέλ Γιανγκ, που παρουσίασαν τη σχετική μελέτη στο «Nature Nanotechnology», χρησιμοποίησαν εικονοστοιχεία (πίξελ), το καθένα από τα οποία σε αυτές τις υπερ-υψηλής ανάλυσης εικόνες αποτελείται από τέσσερις «στύλους» ύψους λίγων δεκάδων νανομέτρων (δισεκατομμυριοστών του μέτρου), που ενώνονται στην κορυφή με νανοδίσκους χρυσού και αργύρου.

Αλλάζοντας κατά βούληση τις διαμέτρους των παραπάνω νανοδομών, καθώς και τα μεταξύ τους κενά διαστήματα, είναι δυνατό για τους ερευνητές να ελέγχουν ποιό χρώμα του φωτός θα αντανακλά κάθε νανο-πίξελ.

Ανάλογα με το μέγεθός της, κάθε μεταλλική νανοδομή αντανακλά ένα διαφορετικό μήκος κύματος του φωτός, που αντιστοιχεί σε ένα διαφορετικό χρώμα, κάτι ανάλογο με μια κιθάρα, όπου μια χορδή δονείται σε διαφορετική συχνότητα ανάλογα με το μήκος της.

Με τον τρόπο αυτό, οι επιστήμονες από τη Σιγκαπούρη είναι οι πρώτοι στον κόσμο που κατάφεραν να τυπώσουν -μέσω μιας μεθόδου ηλεκτρονικής λιθογραφίας- την έγχρωμη προσωπογραφία μιας γυναίκας σε διαστάσεις 50Χ50 μικρόμετρα (εκατομμυριοστά του μέτρου) με ανάλυση περίπου 100.000 dpi.

Συγκριτικά, οι εκτυπωτές λέιζερ και εκτόξευσης μελάνης (inkjet) παράγουν εικόνες με ανάλυση το πολύ έως 10.000 dpi.

Ακόμα και κάτω από το καλύτερο μικροσκόπιο, οι οπτικές εικόνες έχουν ένα ανώτατο όριο ανάλυσης, στο οποίο ακριβώς έφθασε η νέα τεχνική. Όταν δύο αντικείμενα βρίσκονται υπερβολικά κοντά, το φως που αντανακλάται από αυτά, λόγω της διάθλασης, θα δημιουργήσει μια θολή εικόνα.

Στην πράξη το λεγόμενο «όριο διάθλασης» (ανάλυσης του φωτός στα χρώματα του φάσματος) θέτει τον φυσικό περιορισμό ότι τα εικονοστοιχεία (πίξελ) σε μια εκτυπωμένη εικόνα δεν είναι εφικτό να βρίσκονται σε απόσταση μεταξύ τους μικρότερη από περίπου 250 νανόμετρα, χωρίς η εκτύπωση να φαίνεται σαν μουντζούρα.

Όσο περισσότερα πίξελ χωράνε σε έναν δεδομένο χώρο, τόσο υψηλότερη είναι η ανάλυση. Η νέα τεχνική καταφέρνει να εκτυπώσει εικόνες ακριβώς εξαντλώντας το κατώτατο δυνατό όριο στην απόσταση μεταξύ των πίξελ και, κατά συνέπεια, το ανώτατο δυνατό όριο ανάλυσης.

Μάλιστα, η νέα μέθοδος έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της διαχρονικής σταθερότητας της εικόνας, καθώς τα μεταλλικά υλικά που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή των νανοπίξελ, έχουν πολύ μεγάλη χρονική αντοχή, με συνέπεια οι εκτυπωμένες εικόνες να μην ξεθωριάζουν με το πέρασμα του χρόνου, όπως συμβαίνει με τις συμβατικές εκτυπωμένες εικόνες.

Οι ερευνητές προσπαθούν ήδη να βελτιώσουν την τεχνολογία τους, ώστε να μπορούν να κάνουν εκτυπώσεις σε μεγαλύτερες επιφάνειες και πάνω σε διαφορετικά υλικά. Στόχος τους είναι αξιοποιήσουν εμπορικά την τεχνική τους, με τη σχετική πατέντα που θα αποκτήσουν.


Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ