Обычно мы думаем о цветах как о созданных пигментами, которые поглощают свет на определенных длинах волн, так что мы воспринимаем цвет от других длин волн, которые рассеиваются и достигают наших глаз. Вот почему, например, листья зеленые, а помидоры красные.
Но цвета можно создавать и другими способами, и некоторые материалы кажутся цветными из-за своей структуры. Структурные цвета могут возникать, когда свет внутренне отражается внутри материала в масштабе нанометров. Обычно это называют интерференционными эффектами.
Примером, который встречается в природе, являются павлиньи перья, которые в основном коричневые, но приобретают свой характерный сине-зеленый отблеск из-за мелких структурных особенностей.
Исследователи из Университета Линчёпинга разработали новый и простой метод создания структурных цветов для использования с отражающими цветными дисплеями.
Новый метод может позволить изготавливать тонкие и легкие дисплеи с высокой энергоэффективностью для широкого спектра приложений.
Светоотражающие цветные дисплеи отличаются от цветных дисплеев, которые мы видим в повседневной жизни на таких устройствах, как мобильные телефоны и компьютеры.
Последние состоят из небольших светодиодов красного, зеленого и синего цветов, расположенных близко друг к другу, так что вместе они создают белый свет. Цвет каждого светодиода зависит от молекул, из которых он построен, или, другими словами, от его пигмента. Однако производство светодиодов относительно дорого, а глобальное использование излучающих дисплеев требует больших затрат энергии.
Поэтому другой тип дисплеев, светоотражающие дисплеи, исследуется для использования в планшетных компьютерах, используемых в качестве электронных книг, и в электронных этикетках. Отражающие дисплеи формируют изображения, управляя отражением падающего света от окружающей среды, что означает, что им не нужен собственный источник освещения.
Однако большинство световозвращающих дисплеев по своей сути монохромны, и попытки создать цветные версии были довольно сложными и иногда давали плохие результаты.
Шангжи Чен – недавно назначенный доктор в Лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга и главный автор статьи, описывающей новый тип динамического структурного цветного изображения, опубликованной в научном журнале Advanced Materials.
«Мы разработали простой метод получения структурных цветных изображений с использованием электропроводящих пластиков или проводящих полимеров. Полимер наносится наноразмерной толщины на зеркало с помощью метода, известного как парофазная полимеризация, после того, как подложка была освещена УФ-светом. Чем сильнее УФ-излучение, тем толще полимерная пленка, и это позволяет нам контролировать структурные цвета, которые появляются в разных местах на подложке », – говорит Шанжи Чен.
Метод может воспроизводить все цвета в видимом спектре. Кроме того, цвета могут быть впоследствии отрегулированы с помощью электрохимического изменения окислительно-восстановительного состояния полимера.
Эта функция была популярна для монохромных отражающих дисплеев, и новое исследование показывает, что одни и те же материалы могут обеспечивать динамические изображения в цвете с использованием оптических интерференционных эффектов в сочетании с пространственным контролем наноразмерной толщины. Магнус Йонссон, доцент лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга, считает, что этот метод имеет большой потенциал, например, для таких приложений, как цветные электронные этикетки. Дальнейшие исследования могут также позволить производить более совершенные дисплеи.
«Мы получаем все больше информации через цифровые дисплеи, и если мы сможем способствовать тому, чтобы большее количество людей получило доступ к информации с помощью дешевых и энергоэффективных дисплеев, это было бы большим преимуществом.
Но предстоит еще много исследований, и новые проекты уже реализуются », – говорит Магнус Йонссон.