يحاكي المهندسون كيفية قيام الطاووس بالألوان لشاشات العرض

في ذيل الطاووس المصنوع من عرق اللؤلؤ ، تعكس الأخاديد الدقيقة المرتبة بدقة ضوء أطوال موجية معينة. هذا هو السبب في أن الألوان الناتجة تظهر مختلفة اعتمادًا على حركة الحيوان أو المراقب. كان تقليد هذا النظام - بدون تأثير قوس قزح - نهجًا رائدًا لتطوير الجيل التالي من العروض العاكسة.


في ذيل الطاووس المصنوع من عرق اللؤلؤ ، تعكس الأخاديد الدقيقة المرتبة بدقة ضوء أطوال موجية معينة. هذا هو السبب في أن الألوان الناتجة تظهر مختلفة اعتمادًا على حركة الحيوان أو المراقب. رصيد الصورة:سيليكونومبات

يمكن أن يؤدي البحث الجديد إلى كتب إلكترونية ملونة وورق إلكتروني متقدم ، بالإضافة إلى شاشات عاكسة ملونة أخرى لا تحتاج إلى إضاءة خاصة بها لتكون قابلة للقراءة. تستهلك شاشات العرض العاكسة طاقة أقل بكثير من نظيراتها ذات الإضاءة الخلفية في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف الذكية وأجهزة التلفزيون.


يمكن لهذه التقنية أيضًا أن تتيح قفزات في تخزين البيانات والتشفير. يمكن تمييز المستندات بشكل غير مرئي لمنع التزوير.

اقرأ الدراسة الأصلية

بالنسبة للدراسة ، التي نُشرت في مجلة Scientific Reports ، سخر الباحثون قدرة الضوء على التسلل إلى الأخاديد المعدنية النانوية والوقوع في الداخل. من خلال هذا النهج ، وجدوا أن الأشكال المنعكسة تظل صحيحة بغض النظر عن زاوية المشاهد.

يقول جاي جو ، أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة ميشيغان: 'هذا هو الجزء السحري من العمل'. 'يتم توجيه الضوء إلى التجويف النانوي ، الذي يكون عرضه أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء.




'وهذه هي الطريقة التي يمكننا بها تحقيق اللون بدقة تتجاوز حد الانعراج. ومن الأمور غير المنطقية أيضًا أن الضوء ذي الطول الموجي الأطول يتم احتجازه في أخاديد أضيق '.

ابتكر الباحثون اللون في هذه الحلقات الأولمبية الصغيرة باستخدام شقوق نانوية الحجم بدقة في لوحة زجاجية مطلية بالفضة. يبلغ حجم كل حلقة حوالي 20 ميكرون ، أي أصغر من عرض شعرة الإنسان. يمكنهم إنتاج ألوان مختلفة بعرض مختلف للشقوق. ائتمان الصورة: جاي جو ، جامعة ميشيغان

كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن حد الانعراج هو أصغر نقطة يمكنك تركيز شعاع ضوئي عليها. لقد كسر آخرون الحد أيضًا ، لكن Guo وزملاؤه فعلوا ذلك بتقنية أبسط تنتج أيضًا لونًا مستقرًا وسهل الصنع نسبيًا.

'كل أخدود فردي - أصغر بكثير من الطول الموجي للضوء - كافٍ للقيام بهذه الوظيفة. بمعنى ما ، يمكن فقط للضوء الأخضر أن يتلاءم مع أخدود نانوي بحجم معين '، كما يقول.


حدد الفريق حجم الشق الذي سيلتقط لون الضوء. في إطار نموذج صناعة الطباعة السماوي والأرجواني والأصفر القياسي ، وجدوا أنه عند عمق أخدود يبلغ 170 نانومتر وتباعد 180 نانومتر ، يمكن للشق بعرض 40 نانومتر أن يحبس الضوء الأحمر ويعكس اللون السماوي. يمكن لشق بعرض 60 نانومتر أن يحبس اللون الأخضر ويصنع اللون الأرجواني. وواحد بعرض 90 نانومتر يحبس اللون الأزرق وينتج اللون الأصفر. يمتد الطيف المرئي من حوالي 400 نانومتر للبنفسج إلى 700 نانومتر للأحمر.

'باستخدام هذا اللون العاكس ، يمكنك مشاهدة الشاشة في ضوء الشمس. يقول جوو إنه مشابه جدًا للطباعة الملونة.

لعمل لون على ورق أبيض (وهو أيضًا سطح عاكس) ، تقوم الطابعات بترتيب وحدات البكسل من السماوي والأرجواني والأصفر بطريقة تظهر لأعيننا مثل ألوان الطيف. العرض الذي يستخدم نهج Guo سيعمل بطريقة مماثلة.

لإثبات أجهزتهم ، حفر الباحثون أخاديد نانوية في لوح من الزجاج باستخدام التقنية المستخدمة بشكل شائع لصنع دوائر متكاملة ، أو رقائق كمبيوتر. ثم قاموا بتغطية الصفيحة الزجاجية المحززة بطبقة رقيقة من الفضة.


عندما يصطدم الضوء - وهو مزيج من مكونات المجال الكهربائي والمغناطيسي - بالسطح المحزز ، فإن مكونه الكهربائي يخلق ما يسمى بشحنة الاستقطاب على سطح الشق المعدني ، مما يعزز المجال الكهربائي المحلي بالقرب من الشق. يسحب هذا المجال الكهربائي طولًا موجيًا معينًا من الضوء.

يمكن للجهاز الجديد أن يصنع صورًا ثابتة ، لكن الباحثين يأملون في تطوير نسخة صور متحركة في المستقبل القريب.

قام مكتب القوات الجوية للبحوث العلمية ومؤسسة العلوم الوطنية بتمويل البحث.

عبر المستقبل