Innowacja: Kamuflaż kalmarów inspiruje do tworzenia ultraszczegółowych wyświetlaczy
Biolodzy i naukowcy z dziedziny nanotechnologii z Rice University nieustannie pracują nad projektem finansowanym przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych, którego celem jest opracowanie materiału, który może dostosowywać się wizualnie do otoczenia w czasie rzeczywistym, podobnie jak niektóre gatunki kalmarów i innych głowonogów. Ich celem jest stworzenie statków, pojazdów, a docelowo żołnierzy, którzy będą niemal niewidzialni.
Naśladownictwo skóry kalmara w celu uzyskania wyświetlaczy o wysokiej rozdzielczości
Zainspirowani niezwykłymi zdolnościami kamuflażowymi skóry kalmarów, naukowcy opracowali elastyczny, wysokorozdzielczy i energooszczędny wyświetlacz, który może realistycznie naśladować swoje otoczenie. Ta przełomowa technologia polega na tworzeniu pojedynczych pikseli (maleńkich kolorowych punktów, które składają się na obrazy w telewizorach i smartfonach), które są niewidoczne dla ludzkiego oka. Dzięki precyzyjnie zaprojektowanym nanoprętom aluminiowym naukowcy uzyskali żywe odwzorowanie kolorów w pikselach, które są 40 razy mniejsze niż te stosowane w dzisiejszych wyświetlaczach.
Zasada działania
Naukowcy zastosowali technikę zwaną osadzaniem z wiązki elektronów, aby stworzyć układy nanoprętów i pikseli wielkości mikrometrów. Te maleńkie piksele wytwarzają jasne kolory bez użycia barwników, które z czasem mogą blaknąć. Kolor każdego piksela jest precyzyjnie dostrajany poprzez dostosowanie odległości między prętami lub ich długości.
Gdy światło pada na nanopręty, rozprasza się ono na określonych długościach fal, wytwarzając pożądany kolor. Poprzez precyzyjną kontrolę rozmieszczenia i długości otaczających nanoprętów zespół może manipulować sposobem, w jaki światło odbija się, zawężając widmo światła widzialnego emitowanego przez każdy piksel. Ponadto te plazmonowe piksele stają się jaśniejsze lub ciemniejsze w zależności od otaczającego światła, podobnie jak kolory w witrażu. Ta cecha daje nadzieję na stworzenie wyświetlaczy o niższym zużyciu energii, które są bardziej przyjazne dla oczu.
Zalety i wyzwania
Zalety:
- Mniejsze piksele dla wyświetlaczy o wyższej rozdzielczości
- Żywe odwzorowanie kolorów bez barwników
- Energooszczędne i przyjazne dla oczu plazmonowe piksele
- Niedrogie i łatwe w obróbce nanomateriały aluminiowe
Wyzwania:
- Zwiększenie skali produkcji w celu masowej produkcji
- Powielenie szerokiej gamy kolorów dostępnych w dzisiejszych zaawansowanych wyświetlaczach
- Integracja z istniejącymi komponentami wyświetlacza, takimi jak kryształy ciekłe
Potencjalne zastosowania w technologii konsumenckiej
Możliwość precyzyjnej manipulacji prętami w skali nano jest kluczowa dla tego przełomu. Niewielkie różnice w długości lub odstępach między tymi prętami mogą znacząco wpływać na wyjście kolorystyczne wyświetlacza. Zwiększenie produkcji w celu masowej produkcji tego typu wyświetlaczy stanowi wyzwanie, ale naukowcy są optymistyczni. Wskazują na istniejące technologie, takie jak litografia UV i litografia nanoimprinting, które można dostosować do tego celu.
Po pokonaniu wyzwań produkcyjnych wyświetlacze pikseli w skali nano mają potencjał zrewolucjonizowania urządzeń konsumenckich. Obiecują one ultraszczegółowe, energooszczędne i przyjazne dla oczu wyświetlacze w telewizorach, smartfonach i innych urządzeniach elektronicznych.
Współpraca i dalsze kierunki działań
Zespół Rice University bada możliwości współpracy z komercyjnymi producentami wyświetlaczy, aby przybliżyć tę technologię do praktycznych zastosowań. Taka współpraca może prowadzić do nowych typów wyświetlaczy dla urządzeń konsumenckich oraz przyspieszyć rozwój kamuflażu przypominającego kalmary do zastosowań wojskowych.
Naukowcy z MIT również pracują nad odtworzeniem właściwości skóry głowonogów, w tym nie tylko koloru, ale także tekstury. Ta cecha będzie kluczowa dla zastosowań wojskowych, ponieważ elastyczny wyświetlacz, który może naśladować teksturę skał lub gruzu, mógłby sprawiać, że pojazdy byłyby praktycznie niewidoczne z bliskiej odległości.
Przyszłość technologii wyświetlania jest świetlana, a inspiracją są mistrzowie kamuflażu z natury. Piksele w skali nano i adaptacyjne wyświetlacze obiecują przekształcić nasze doświadczenia wizualne i otworzyć nowe możliwości zarówno dla elektroniki użytkowej, jak i zastosowań wojskowych.
