Inovație: camuflajul calmarului inspiră ecrane ultra-clare
Biologii și cercetătorii în nanotehnologie de la Universitatea Rice au lucrat neobosit la un proiect finanțat de Marina SUA pentru a dezvolta un material care să se poată adapta vizual la împrejurimi în timp real, la fel ca unele specii de calmari și alte cefalopode. Scopul lor este de a crea nave, vehicule și, în cele din urmă, soldați care sunt aproape invizibili.
Imitarea pielii de calmar pentru ecrane de înaltă rezoluție
Inspirați de remarcabilele abilități de camuflaj ale pielii de calmar, oamenii de știință au dezvoltat un ecran flexibil, de înaltă rezoluție și de putere redusă, care poate imita realist mediul său. Această tehnologie inovatoare implică crearea de pixeli individuali (puncte minuscule colorate care alcătuiesc imagini pe televizoare și smartphone-uri) care sunt invizibile pentru ochiul uman. Folosind nanobare de aluminiu proiectate cu precizie, cercetătorii au obținut o producție vie de culori în pixeli care sunt de 40 de ori mai mici decât cei găsiți în afișajele de astăzi.
Cum funcționează
Cercetătorii au folosit o tehnică numită depunere cu fascicul de electroni pentru a crea matrice de nanobare și pixeli de dimensiunea micronilor. Acești pixeli minusculi produc culori strălucitoare fără utilizarea coloranților, care se pot estompa în timp. Culoarea fiecărui pixel este reglată fin prin ajustarea distanțelor dintre bare sau a lungimilor lor.
Când lumina lovește nanobarele, aceasta se împrăștie la lungimi de undă specifice, producând culoarea dorită. Prin controlul precis al aranjamentului și lungimii nanobarelor înconjurătoare, echipa poate manipula modul în care lumina se reflectă, îngustând spectrul de lumină vizibilă emisă de fiecare pixel. În plus, acești pixeli plasmonici devin mai luminoși sau mai întunecați în funcție de lumina ambientală, similar cu culorile din vitraliu. Această caracteristică promite crearea de ecrane cu consum redus de energie, care sunt mai plăcute pentru ochi.
Avantaje și provocări
Avantaje:
- Pixeli mai mici pentru ecrane cu rezoluție mai mare
- Producție vie de culori fără coloranți
- Pixeli plasmonici eficienți din punct de vedere energetic și plăcuți pentru ochi
- Nanomateriale din aluminiu ieftine și ușor de utilizat
Provocări:
- Scalarea producției pentru producția de masă
- Reproducerea gamei vaste de culori din afișajele high-end de astăzi
- Integrarea cu componentele de afișare existente, cum ar fi cristalele lichide
Aplicații potențiale în tehnologia de consum
Capacitatea de a manipula cu precizie barele la scară nanometrică este crucială pentru acest progres. Variațiile ușoare în lungimea sau spațierea acestor bare pot afecta semnificativ ieșirea de culoare a afișajului. Scalarea producției pentru a produce în masă aceste tipuri de ecrane reprezintă o provocare, dar cercetătorii sunt optimiști. Ei indică tehnologii existente precum litografia UV și litografia prin nanoimprimare care ar putea fi adaptate în acest scop.
Odată depășite provocările de fabricație, afișajele cu pixeli la scară nanometrică au potențialul de a revoluționa dispozitivele de consum. Ele oferă promisiunea unor ecrane ultra-clare, eficiente din punct de vedere energetic și plăcute pentru ochi în televizoare, smartphone-uri și alte dispozitive electronice.
Colaborări și direcții viitoare
Echipa Universității Rice explorează colaborări cu producători de ecrane comerciale pentru a aduce această tehnologie mai aproape de aplicațiile practice. Astfel de colaborări ar putea duce la noi tipuri de ecrane pentru dispozitive de consum și ar putea avansa dezvoltarea camuflajului de tip calmar pentru aplicații militare.
Cercetătorii de la MIT lucrează, de asemenea, la reproducerea proprietăților pielii de cefalopode, inclusiv nu numai culoarea, ci și textura. Această caracteristică va fi crucială pentru aplicațiile militare, deoarece un afișaj flexibil care poate imita textura rocilor sau a molozului ar putea face vehiculele practic invizibile de aproape.
Viitorul tehnologiei de afișare este luminos, cu inspirație din maeștrii camuflajului din natură. Pixelii la scară nanometrică și afișajele adaptive promit să transforme experiențele noastre vizuale și să deschidă noi posibilități atât pentru electronicele de consum, cât și pentru aplicațiile militare.
