Ahli biologi dan peneliti nanoteknologi di Rice University telah bekerja selama bertahun-tahun pada proyek yang didanai Angkatan Laut AS untuk menciptakan bahan yang secara visual dapat beradaptasi dengan lingkungannya secara real-time. Tujuannya adalah untuk memungkinkan kapal, kendaraan dan akhirnya tentara menjadi tidak terlihat — atau hampir tidak terlihat — sama seperti beberapa spesies cumi-cumi dan cephalopoda lainnya.
Dengan kulit cumi-cumi sebagai model mereka, para ilmuwan mengembangkan layar yang fleksibel, beresolusi tinggi, dan berdaya rendah yang secara realistis dapat meniru lingkungannya. Teknologi tampilan baru sebenarnya membuat piksel individual (titik-titik kecil berwarna yang membentuk gambar di televisi dan ponsel cerdas Anda) tidak terlihat oleh mata manusia. Menggunakan aluminium nanorod dengan panjang dan jarak yang tepat, para peneliti menemukan mereka dapat membuat titik-titik jelas dari berbagai warna yang 40 kali lebih kecil dari piksel yang ditemukan di TV saat ini.
Bagaimana itu bekerja
Dalam sebuah penelitian yang baru-baru ini diterbitkan dalam edisi awal Prosiding National Academy of Sciences (PNAS), para penulis menggambarkan bagaimana mereka menggunakan teknik yang disebut deposisi berkas elektron untuk membuat array nanorod dan piksel lima mikron-persegi — kira-kira ukuran spora tanaman atau kapang — yang menghasilkan warna-warna cerah tanpa menggunakan pewarna, yang dapat memudar seiring waktu. Warna masing-masing piksel kecil ini dapat disesuaikan dengan memvariasikan antara jarak batang di array atau panjang masing-masing batang.
Peneliti membuat array piksel skala nano yang dapat disesuaikan dengan berbagai warna (A). Setiap piksel terdiri dari susunan batang aluminium kecil (B) yang, tergantung pada panjang dan susunannya, menghasilkan warna yang berbeda. (Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat) (Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional Amerika Serikat) Warna piksel dihasilkan ketika cahaya mengenai nanorod dan hamburan pada panjang gelombang tertentu. Dengan memvariasikan pengaturan dan panjang nanorod di sekitarnya, tim dapat secara tepat mengontrol bagaimana cahaya memantul, mempersempit spektrum cahaya dan, pada dasarnya, menyesuaikan cahaya tampak yang dihasilkan oleh setiap piksel. Pixel yang dibuat oleh tim juga plasmonic, artinya pikselnya menjadi lebih terang dan redup tergantung pada cahaya di sekitarnya, seperti halnya warna dalam kaca patri. Ini bisa berguna dalam menciptakan tampilan berdaya rendah di perangkat konsumen, yang juga tidak terlalu membuat mata stres.
Karena teknologinya sebagian besar bergantung pada aluminium, yang tidak mahal dan mudah dikerjakan, jenis pajangan ini seharusnya tidak mahal atau sangat sulit untuk diproduksi.
Kamar untuk Perbaikan
Stephan Link, seorang profesor kimia di Rice University dan peneliti utama pada studi PNAS, mengatakan tim tidak berangkat untuk memecahkan masalah mendasar dengan teknologi tampilan yang ada, tetapi untuk bekerja ke arah piksel yang lebih kecil untuk digunakan dalam perangkat yang dapat dipakai, bahan berdaya rendah yang tipis dan responsif terhadap cahaya sekitar.
"Sekarang kita memiliki warna-warna indah ini, " katanya dalam sebuah email, "kami sedang memikirkan semua cara untuk memperbaikinya, dan bagaimana kita dapat bekerja menuju kulit cumi-cumi nano yang merupakan tujuan akhir dari kolaborasi ini."
Menurut Link, salah satu cara untuk meningkatkan teknologi adalah bermitra dengan para ahli di industri layar komersial. Meskipun teknologi untuk membuat piksel sangat berbeda, tim mengharapkan banyak komponen tampilan lainnya, seperti kristal cair yang menentukan kecepatan refresh tampilan dan waktu respons piksel, akan tetap sama atau mirip dengan yang digunakan saat ini.
Untuk membuat tampilan yang fleksibel, para peneliti dapat mencoba untuk membangun piksel seperti skala, sehingga bahan yang mendasarinya dapat melengkung, tetapi kristal cair dan aluminium-array nano tetap datar. Tetapi untuk sampai ke titik itu, tim mungkin perlu bantuan.
"Tampaknya agak lucu untuk mengatakannya, tetapi satu rintangan utama adalah mengurangi ukuran bagian kristal cair dari display kami, " tulis Link. "Anda melihat layar LCD yang sangat kecil sepanjang waktu dalam teknologi, tetapi kami tidak memiliki mesin industri mewah yang mampu membuat mereka dengan presisi dan kemampuan reproduksi yang tinggi, jadi itu adalah rintangan utama bagi kami."
Rintangan potensial lainnya adalah mereplikasi sederetan luas warna yang mungkin ada pada tampilan kelas atas saat ini. Sementara para peneliti belum cukup di sana, Link tampaknya yakin bahwa teknologi mereka sesuai dengan tugas.
“Hal terbaik tentang warna adalah ada dua cara untuk membuatnya, ” kata Link. “Misalnya, warna kuning: Panjang gelombang cahaya yang terlihat kuning adalah 570 nanometer, dan kita bisa membuat piksel yang memiliki puncak tajam yang bagus pada 570 nm dan memberi Anda warna kuning seperti itu. Atau, kita dapat membuat kuning dengan menempatkan piksel merah dan piksel hijau di samping satu sama lain, seperti apa yang dilakukan pada tampilan RGB saat ini. Untuk tampilan yang aktif, pencampuran RGB adalah cara untuk melakukannya secara efisien, tetapi untuk tampilan permanen, kami memiliki kedua opsi. "
Pencampuran RGB memiliki kelemahan yang terlihat dalam tampilan yang ada, karena piksel sering terlihat oleh mata telanjang. Tetapi dengan teknologi ini, Anda membutuhkan mikroskop untuk melihatnya dan untuk mengetahui metode pembuatan warna apa yang sedang digunakan.
Menerapkan Temuan ke Teknologi Konsumen
Kemampuan untuk secara tepat membuat dan memanipulasi batang skala nano kecil memainkan peran besar dalam terobosan tim. Memperoleh panjang atau jarak batang kecil ini walaupun sedikit akan mempengaruhi output warna dari tampilan yang selesai. Jadi, meningkatkan produksi hingga memproduksi massal jenis tampilan ini juga bisa menimbulkan masalah — setidaknya pada awalnya. Namun, Link penuh harapan, dengan menunjuk pada dua teknologi manufaktur yang ada yang dapat digunakan untuk membangun jenis pajangan ini — UV litografi, yang menggunakan cahaya berenergi tinggi untuk menghasilkan struktur kecil, dan litografi nanoimprint, yang menggunakan prangko dan tekanan (sangat mirip dengan cara tersebut). digit pada plat nomor timbul, tetapi pada skala mikroskopis).
"Selain menemukan metode yang tepat sehingga kami dapat membuat pola area yang lebih luas, " kata Link, "sisa proses pembuatan sebenarnya cukup mudah."
Tautan tidak ingin menebak kapan kita mungkin melihat piksel berskala nano ini digunakan dalam tampilan dan perangkat komersial. Pada titik ini, ia dan rekan-rekan peneliti masih fokus pada penyempurnaan teknologi menuju tujuan kamuflase seperti cumi-cumi. Kolaborasi dengan pembuat display komersial dapat membantu tim lebih dekat ke tujuan itu sementara juga mengarah ke jenis tampilan baru untuk perangkat konsumen.
Mungkin kelompok Link di Rice harus bekerja sama dengan para peneliti di MIT, yang juga bekerja untuk mereplikasi sifat-sifat kulit cephalopoda. Para ilmuwan dan insinyur di sana baru-baru ini menunjukkan bahan yang dapat meniru tidak hanya warna, tetapi juga tekstur. Ini akan menjadi fitur penting untuk tujuan militer membuat kendaraan tidak terlihat. Tampilan yang fleksibel bisa, misalnya, membuat tangki terlihat seperti batu atau puing-puing dari jauh. Tetapi jika sisi-sisinya masih halus dan rata, itu akan tetap menonjol pada pemeriksaan lebih dekat.
