Anda tidak pernah melihat burung merak yang pudar. Bulu-bulu yang cerah, berwarna-warni, hijau dan biru tidak memutih di bawah sinar matahari atau berubah warna seiring waktu. Itu karena warna semua berasal dari struktur, bukan pigmen; bulu-bulunya sendiri berwarna coklat, dan bentuk-bentuk kecil pada mereka yang menyebabkan panjang gelombang cahaya saling mengganggu, menghasilkan warna yang Anda lihat.
Fenomena ini telah dipelajari selama ratusan tahun, tetapi selama dekade terakhir, para ilmuwan telah mulai membangun pewarnaan jenis ini ke dalam struktur buatan manusia, dicontohkan oleh sebuah makalah yang diterbitkan di Science Advances hari ini. Xiaolong Zhu dan tim di Universitas Teknologi Denmark mengembangkan metode yang menggunakan laser untuk membangun struktur nano dari germanium, yang memantulkan panjang gelombang warna tertentu, dan dapat digunakan untuk membangun gambar warna yang tahan lama.
"Yang paling penting adalah kami melakukan pencetakan laser resolusi tinggi dari banyak warna oleh film yang sangat tipis dari bahan germanium, " kata Zhu.
Dia menyebutnya pencetakan laser, meskipun dasar-dasar warna struktural fitur array kolom mikroskopis pada permukaan daripada apa yang kita pikirkan sebagai printer laser normal. Ukuran dan bentuk kolom-kolom tersebut sesuai dengan panjang gelombang cahaya tampak sedemikian rupa sehingga hanya panjang gelombang tertentu yang dapat lolos dari palung. Di antara bahan buatan manusia, substrat itu adalah logam atau semikonduktor. Dalam hal ini, Zhu dan timnya meletakkan germanium di atas pilar plastik, menjadi yang pertama untuk membangun struktur semikonduktor tanpa logam.
Ini memberi keuntungan tertentu: Laser berdaya tinggi, yang disetel ke frekuensi yang tepat, dapat melelehkan germanium secara selektif. Titik awalnya adalah lapisan tipis germanium, terbentang di atas permukaan plastik yang tipis, fleksibel, dengan kolom melingkar mikroskopis memanjang ke atas. Ketika para peneliti menekan kolom dengan laser, mereka meleleh dari lingkaran menjadi bola, yang mengubah warna bahwa materi muncul dari merah menjadi biru. Karena pilar-pilarnya hanya 100 nanometer lebarnya, prosesnya dapat memberikan hingga atau melampaui 100.000 dpi, yang merupakan resolusi maksimum yang secara teoritis memungkinkan untuk printer laser tradisional.
Lebih baik lagi, tingkat leleh juga dapat dikontrol, yang berarti setengah bola, atau sebagian bola, dapat menunjukkan warna di mana saja pada spektrum visual antara dua ekstrem.
"Apa yang sebenarnya mereka selesaikan di sini adalah masalah rekayasa kunci yang harus dipecahkan untuk aplikasi tertentu dalam warna struktural, dan itulah bagaimana Anda dapat membuat sistem di mana Anda dapat menulis pola ke dalamnya sebagai warna struktural yang berbeda pada titik yang berbeda di polanya, ”kata Vinothan Manoharan, seorang profesor fisika di Harvard yang labnya mempelajari cara berbeda untuk membuat warna struktural berdasarkan perakitan partikel nano.
Pewarnaan struktural yang dapat dicetak seperti ini diinginkan karena ketahanannya. Seperti burung merak, mereka tidak akan pudar atau pemutih.
"Itu tidak akan pudar untuk waktu yang lama, " kata Zhu. “Itulah keunggulan teknologi semacam ini. Tinta pigmen akan memudar seiring waktu, terutama untuk penggunaan luar. ”
Sebuah laser mencetak 127.000 titik per inci pada gambar Mona Lisa ini. (Universitas Teknis Denmark) Sementara metode ini membutuhkan bahan yang diatapi oleh semikonduktor (dan bukan yang murah, meskipun tim sedang berupaya mengganti germanium dengan silikon yang lebih mudah didapat), Zhu mengatakan bahwa lapisan semikonduktor sangat tipis — 35 nanometer — yang dicetak di atasnya menjadi layak untuk banyak aplikasi. Dia menyebutkan keamanan dan penyimpanan informasi terlebih dahulu, karena resolusi tinggi dan kepadatan informasi yang tinggi dimungkinkan oleh pengkodean dalam warna yang cocok untuk ini.
DVD mungkin datang dengan pola keamanan, katanya. Atau, jika kolom melingkar diganti dengan kotak persegi, maka cahaya terpolarisasi dengan cara tertentu. Informasi dapat disimpan, tetapi hanya diambil ketika di bawah cahaya terpolarisasi dengan benar. Ini bisa menjadi tanda air atau “tinta” untuk perlindungan palsu dalam mata uang.
Namun, jangan mencari apa pun di rak segera. Zhu dan timnya masih berusaha memecahkan masalah yang rumit tetapi penting: bagaimana menghasilkan lampu hijau. Hijau berada di tengah-tengah spektrum, artinya mereka harus mengembangkan struktur untuk menyerap cahaya biru dan merah. Mereka saat ini mengembangkan struktur nano yang lebih rumit untuk melakukan itu, kata Zhu.
"Mereka harus menyelesaikan beberapa masalah lain untuk mencapai aplikasi yang ingin mereka capai, " kata Manoharan. “Ini adalah ladang besar sekarang. Ada banyak pekerjaan di ruang ini. Ada berbagai macam aplikasi untuk warna struktural, dan itulah alasan mengapa ada begitu banyak teknik yang berbeda. Untuk aplikasi ini, pendapat pribadi saya adalah itu sangat bagus untuk tinta keamanan. "
