Инновация: камуфляж кальмара вдохновил на создание ультрачетких дисплеев
Биологи и исследователи нанотехнологий из Университета Райса неустанно работали над проектом, финансируемым ВМС США, по разработке материала, который мог бы визуально адаптироваться к окружающей среде в режиме реального времени, как это делают некоторые виды кальмаров и других головоногих моллюсков. Их цель — создать корабли, транспортные средства и, в конечном итоге, солдат, которые будут практически невидимы.
Имитация кожи кальмара для высокоточных дисплеев
Вдохновленные замечательными способностями кожи кальмара к маскировке, ученые разработали гибкий, высокоточный и энергосберегающий дисплей, который может реалистично имитировать окружающую среду. Эта передовая технология включает в себя создание отдельных пикселей (крошечных цветных точек, составляющих изображения на телевизорах и смартфонах), которые невидимы для человеческого глаза. Используя точно спроектированные алюминиевые наностержни, исследователи добились яркой цветопередачи в пикселях, которые в 40 раз меньше, чем в современных дисплеях.
Как это работает
Исследователи использовали метод осаждения электронного пучка для создания массивов наностержней и пикселей размером с микрон. Эти крошечные пиксели воспроизводят яркие цвета без использования красителей, которые могут со временем выцветать. Цвет каждого пикселя точно настраивается путем регулировки расстояния между стержнями или их длины.
Когда свет попадает на наностержни, он рассеивается на определенных длинах волн, создавая желаемый цвет. Точно контролируя расположение и длину окружающих наностержней, команда может управлять тем, как отражается свет, сужая спектр видимого света, излучаемого каждым пикселем. Кроме того, эти плазмонные пиксели становятся ярче или тускнее в зависимости от окружающего света, что похоже на цвета в витражах. Эта функция обещает создание дисплеев с низким энергопотреблением, которые будут менее утомительными для глаз.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Меньшие пиксели для дисплеев с более высоким разрешением
- Яркая цветопередача без красителей
- Энергосберегающие и безвредные для глаз плазмонные пиксели
- Недорогие и простые в обработке алюминиевые наноматериалы
Недостатки:
- Расширение производства для массового производства
- Воспроизведение широкого спектра цветов в современных высококачественных дисплеях
- Интеграция с существующими компонентами дисплея, такими как жидкие кристаллы
Потенциальные области применения в потребительских технологиях
Возможность точно манипулировать стержнями наноразмера имеет решающее значение для этого прорыва. Небольшие изменения в длине или расстоянии между этими стержнями могут существенно повлиять на цветопередачу дисплея. Масштабирование производства для массового производства таких типов дисплеев представляет собой проблему, но исследователи настроены оптимистично. Они указывают на существующие технологии, такие как УФ-литография и наноимпринтная литография, которые можно было бы адаптировать для этой цели.
Как только проблемы, связанные с производством, будут преодолены, дисплеи с пикселями наноразмера могут произвести революцию в потребительских устройствах. Они обещают появление ультрачетких, энергосберегающих и безвредных для глаз дисплеев в телевизорах, смартфонах и других электронных устройствах.
Сотрудничество и направления дальнейшего развития
Команда Университета Райса изучает возможности сотрудничества с производителями коммерческих дисплеев, чтобы приблизить эту технологию к практическому применению. Такое сотрудничество может привести к созданию новых типов дисплеев для потребительских устройств и развитию камуфляжа, подобного кальмару, для военных целей.
Исследователи из Массачусетского технологического института также работают над воспроизведением свойств кожи головоногих, включая не только цвет, но и текстуру. Эта функция будет иметь решающее значение для военных применений, поскольку гибкий дисплей, способный имитировать текстуру камней или щебня, может сделать транспортные средства практически невидимыми на близком расстоянии.
Будущее технологии отображения выглядит многообещающим, поскольку оно черпает вдохновение у природы, которая является мастером камуфляжа. Пиксели наноразмера и адаптивные дисплеи обещают преобразовать наши зрительные ощущения и открыть новые возможности как для бытовой электроники, так и для военных применений.
