Биолози и истраживачи нанотехнологије са Универзитета Рице годинама раде на пројекту који финансира америчка морнарица, како би створили материјал који се може визуелно прилагодити околини у реалном времену. Циљ је омогућити бродовима, возилима и евентуално војницима да постану невидљиви - или скоро невидљиви - баш као и неке врсте лигњи и друге главоножце.
Са кожом лигње као њиховим моделом, научници су развили флексибилан екран мале снаге мале резолуције који би реално могао да опонаша њено окружење. Нова технологија екрана заправо чини појединачне пикселе (ситне обојене тачкице које чине слику на вашем телевизору и паметном телефону) невидљивим за људско око. Користећи алуминијумске нанороде прецизне дужине и размака, истраживачи су открили да могу створити живе тачкице разних боја које су 40 пута мање од пиксела који се налазе на данашњим телевизорима.
Како то ради
У студији недавно објављеној у раном издању Зборника Националне академије наука (ПНАС), аутори илуструју како су користили технику која се назива таложење електронским сноповима да би створили низ нанорода и пиксела квадратних пет микрона - отприлике величина споре биљке или плијесни - које производе свијетле боје без употребе боја, које могу временом изблиједити. Боја сваког од тих сићушних пиксела може се фино подесити променом удаљености између штапова у низовима или дужина појединих шипки.
Истраживачи су створили низ пиксела нано-размера који се могу прецизно прилагодити различитим бојама (А). Сваки пиксел састоји се од низа ситних алуминијумских шипки (Б) које, у зависности од њихове дужине и распореда, производе различите боје. (Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава) (Зборник радова Националне академије наука Сједињених Америчких Држава) Боја пиксела настаје када светлост удари у нанороде и распрши се на одређеним таласним дужинама. Променом распореда и дужине околних нанорода, тим је у могућности да прецизно контролише како светлост одбија око себе, сужавајући спектар светлости и, у ствари, прилагођавајући видљиву светлост коју сваки пиксел емитује. Пиксели које је тим створио такође су плазмонијски, што значи да постају светлији и затамњени у зависности од околног светла, баш као и боје витраж. Ово би могло бити корисно у стварању екрана с мањом снагом на уређајима потрошача, што би такође требало да буде мање стресно за очи.
Пошто се технологија углавном ослања на алуминијум, који је јефтин и једноставан за рад, ове врсте дисплеја не би требале бити изузетно скупе или изузетно тешке за производњу.
Простор за побољшање
Степхан Линк, ванредни професор хемије на Универзитету Рице и водећи истраживач ПНАС студије, каже да тим није имао за циљ да реши било који основни проблем са постојећом технологијом приказа, већ да ради на мањим пикселима за употребу у носивом, материјал мале снаге који је танак и реагује на околну свјетлост.
"Сада када имамо ове лепе боје", каже он у е-поруци, "размишљамо о свим начинима на које их можемо побољшати и како можемо радити на нано лигњи која је крајњи циљ ове сарадње."
Према Линк-у, један од начина за побољшање технологије било би партнерство са експертима из комерцијалне индустрије приказа. Иако је технологија за прављење пиксела веома различита, тим очекује да ће многе друге компоненте екрана, попут течних кристала који одређују брзину освежавања екрана и време одзива пиксела, остати исте или сличне онима које се данас користе.
Да би направили флексибилан приказ, истраживачи могу покушати да направе пикселе попут вага, тако да се основни материјал савија, али течни кристали и нано-низ алуминијума могу остати равни. Али да би дошли до тог тренутка, тиму ће можда требати помоћ.
„Изгледа некако смешно то изговорити, али једна велика препрека је смањити величину дела течног кристала наших екрана“, пише Линк. "Све време видите веома малене ЛЦД екране у технологији, али немамо фантастичне индустријске машине које би могле да направе такве са високом прецизношћу и обновљивошћу, тако да је то велика препрека са наше стране."
Још једна потенцијална препрека је реплицирање огромног низа боја могуће у данашњим врхунским екранима. Иако истраживачи још увек нису тамо, Линк се чини сигурним да је њихова технологија испуњена.
„Одлична ствар у боји је та што постоје два начина да се направи“, каже Линк. „На пример, жута боја: таласна дужина светлости која изгледа жуто је 570 нанометара, а ми бисмо могли да направимо пиксел са лепим оштрим врхом на 570 нм и дајемо вам жуту боју. Или можемо направити жуту боју тако што ћемо један поред другог ставити црвени и зелени пиксел, као што је случај са тренутним РГБ екранима. За активни приказ, мешање РГБ-а је начин на који то ефикасно урадите, али за трајне дисплеје имамо обе могућности. “
РГБ мешање има видљиве недостатке на постојећим екранима, јер су пиксели често видљиви голим оком. Али уз ову технологију, потребан вам је микроскоп да бисте их видели и да бисте уочили који метод за прављење боја се користи.
Примјена налаза на потрошачку технологију
Способност прецизног стварања и манипулирања ситним нано-скалама игра велику улогу у пробоју тима. Полазна дужина или растојање ових ситних шипки утицало би на колор излаз комплетног екрана. Дакле, скалирање производње до масовне производње ових врста екрана такође би могло представљати проблем - барем у почетку. Међутим, веза се нада, указујући на две постојеће производне технологије које би се могле користити за прављење ових врста екрана - УВ литографију која користи високоенергетско светло за производњу ситних структура и наноимпринт литографију која користи жигове и притисак (слично као начин цифре на регистарској таблици су утиснуте, али на микроскопској скали).
„Осим проналажења правог поступка, тако да можемо обликовати веће површине, “ каже Линк, „остатак производног процеса је заправо једноставан.“
Линк није хтео да претпостављам када ћемо можда видети ове нано-скали пиксела који се користе у комерцијалним екранима и уређајима. У овом тренутку, он и његови истраживачи још су усредсређени на усавршавање технологије ка њиховом циљу камуфлаже попут лигња. Сарадња с комерцијалним произвођачима екрана могла би помоћи тиму да се приближи том циљу иако истовремено води до нових врста екрана за потрошачке уређаје.
Можда би Линкова група из Рице-а требало да се удружи са истраживачима са МИТ-а, који такође раде на копирању својстава коже главоножаца. Научници и инжињери недавно су показали материјал који може опонашати не само боју, већ и текстуру. Ово ће бити важно својство за војни циљ учинити возила невидљивима. Флексибилан дисплеј би, на пример, могао да чини резервоар да личи на камење или смеће из далека. Али ако су његове странице и даље глатке и равне, ипак ће се истицати ближим прегледом.
