Innovation: Bläckfiskens kamouflage inspirerar till superskarpa skärmar
Biologer och nanoteknikforskare vid Rice University har arbetat outtröttligt med ett projekt finansierat av den amerikanska flottan för att utveckla ett material som visuellt kan anpassa sig till sin omgivning i realtid, precis som vissa arter av bläckfisk och andra bläckfiskar. Deras mål är att skapa fartyg, fordon och så småningom soldater som är nästan osynliga.
Efterliknar bläckfiskhud för högupplösta skärmar
Inspirerade av bläckfiskhudens anmärkningsvärda kamouflageförmåga har forskarna utvecklat en flexibel, högupplöst och strömsnål skärm som realistiskt kan efterlikna sin miljö. Denna banbrytande teknik innebär att man skapar individuella pixlar (de små färgade prickarna som utgör bilder på TV-apparater och smartphones) som är osynliga för det mänskliga ögat. Genom att använda exakt konstruerade aluminium-nanostänger har forskarna uppnått livfull färgproduktion i pixlar som är 40 gånger mindre än de som finns i dagens skärmar.
Så fungerar det
Forskarna använde en teknik som kallas elektronstrålenedbrytning för att skapa matriser av nanostänger och mikrometerstora pixlar. Dessa små pixlar producerar ljusa färger utan användning av färgämnen, som kan blekna med tiden. Färgen på varje pixel finjusteras genom att justera avstånden mellan stavarna eller deras längder.
När ljus träffar nanostängerna sprids det vid specifika våglängder, vilket ger den önskade färgen. Genom att exakt kontrollera arrangemanget och längden på de omgivande nanostängerna kan teamet manipulera hur ljuset studsar runt, vilket smalnar av spektrumet av synligt ljus som emitteras av varje pixel. Dessutom blir dessa plasmoniska pixlar ljusare eller mörkare beroende på omgivande ljus, liknande färgerna i målat glas. Denna funktion ger löfte om att skapa skärmar med lägre effekt som är skonsammare för ögonen.
Fördelar och utmaningar
Fördelar:
- Mindre pixlar för skärmar med högre upplösning
- Livfull färgproduktion utan färgämnen
- Energieffektiva och ögonvänliga plasmoniska pixlar
- Billiga och lättarbetade aluminium-nanomaterial
Utmaningar:
- Att skala upp tillverkningen för massproduktion
- Att återskapa det stora utbudet av färger i dagens avancerade skärmar
- Att integrera med befintliga skärmkomponenter, såsom flytande kristaller
Potentiella tillämpningar inom konsumentelektronik
Förmågan att exakt manipulera stänger i nanoskala är avgörande för detta genombrott. Små variationer i längd eller avstånd mellan dessa stavar kan påverka skärmens färgutmatning avsevärt. Att skala upp tillverkningen för att massproducera dessa typer av skärmar utgör en utmaning, men forskarna är optimistiska. De pekar på befintliga tekniker som UV-litografi och nanoimprint-litografi som skulle kunna anpassas för detta ändamål.
När utmaningarna i tillverkningen väl är övervunna har pixlarskärmar i nanoskala potential att revolutionera konsumentenheter. De erbjuder löftet om ultraskarpa, energieffektiva och ögonvänliga skärmar i TV-apparater, smartphones och andra elektroniska enheter.
Samarbeten och framtida riktningar
Teamet vid Rice University undersöker samarbeten med kommersiella skärmtillverkare för att föra denna teknik närmare praktiska tillämpningar. Sådana samarbeten skulle kunna leda till nya typer av skärmar för konsumentenheter och främja utvecklingen av bläckfiskliknande kamouflage för militära tillämpningar.
Forskare vid MIT arbetar också med att efterlikna egenskaperna hos bläckfiskhud, inklusive inte bara färg utan även textur. Denna funktion kommer att vara avgörande för militära tillämpningar, eftersom en flexibel skärm som kan efterlikna strukturen hos stenar eller grus skulle kunna göra fordon praktiskt taget osynliga på nära håll.
Framtiden för skärmteknik är ljus, med inspiration från naturens mästare av kamouflage. Pixlar i nanoskala och adaptiva skärmar lovar att förvandla våra visuella upplevelser och öppna upp nya möjligheter för både hemelektronik och militära tillämpningar.
