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科學(xué)家納米像素實(shí)現(xiàn)3D彩印望走向商業(yè)化

2014-11-27 08:56 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院網(wǎng) 責(zé)編：江佳

摘要：: 最近，新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開(kāi)發(fā)出一種新的3D打印方法。每個(gè)納米像素都編碼了兩套光色信息，在不同的偏振光下會(huì)顯出不同顏色，在兩種偏振光下會(huì)呈現(xiàn)出兩幅分開(kāi)的圖像，讓兩幅圖在同一視野中輕微錯(cuò)位，就產(chǎn)生了景深的感覺(jué)，成為一種3D立體圖。

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【CPP114】訊：最近，新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開(kāi)發(fā)出一種新的3D打印方法。每個(gè)納米像素都編碼了兩套光色信息，在不同的偏振光下會(huì)顯出不同顏色，在兩種偏振光下會(huì)呈現(xiàn)出兩幅分開(kāi)的圖像，讓兩幅圖在同一視野中輕微錯(cuò)位，就產(chǎn)生了景深的感覺(jué)，成為一種3D立體圖。相關(guān)論文發(fā)表在最近出版的《自然·通訊》雜志上。

“打印像素用等離子納米結(jié)構(gòu)制作，生成的立體圖可能是迄今最小的。”研究負(fù)責(zé)人、新加坡科技與研究局（A*STAR）材料研究與工程研究所的約爾·楊說(shuō)，“看圖時(shí)不需要戴特殊眼鏡，而是通過(guò)偏振器結(jié)合光學(xué)顯微鏡才能看到景深和3D效果。”

該研究的原理是表面等離子共振：金屬納米結(jié)構(gòu)會(huì)以不同波長(zhǎng)共振，所以它們會(huì)散射不同波長(zhǎng)的光。如果納米結(jié)構(gòu)是圓的，其共振就與偏振無(wú)關(guān)，因?yàn)閳A的直徑所有方向都一樣；如果納米結(jié)構(gòu)是二軸的（橢圓或長(zhǎng)方形），其共振就取決于入射光的偏振態(tài)。研究人員特制了精確規(guī)格的納米像素，就能在不同的偏振光下產(chǎn)生不同的顏色。

這種偏振感應(yīng)納米像素由直徑約100納米的微鋁顆粒制成。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月21日（北京時(shí)間）報(bào)道，研究人員實(shí)驗(yàn)了兩種不同形狀：橢圓和二連方塊（一對(duì)方塊由很小間隙隔開(kāi)），都是二軸的，兩個(gè)軸會(huì)在不同波長(zhǎng)下共振，顏色由平行于偏振光方向的軸長(zhǎng)決定。比如一個(gè)130納米×190納米的橢圓像素在y偏振光下顯綠色，而在x偏振光下顯紫色。比較這兩種像素形狀，他們發(fā)現(xiàn)橢圓形像素的偏振—決定色譜更廣，而二連方塊的交叉度更低，能把不想要的顏色混合減到最小。

用這些像素能打印出高分辨率的3D彩色縮微印品。研究人員演示了一張好似兩幅二維星星圖輕微錯(cuò)位的圖像，給顯微鏡目鏡加上x(chóng)和y偏振光后，就能看到兩種偏振光下的不同畫(huà)面，結(jié)合起來(lái)就形成了3D圖。

除了3D打印，偏振感應(yīng)納米像素還有許多其他用途，比如用于高密度光學(xué)信息編碼或全息攝影。此外，3D保密元素是很難復(fù)制的，能提供不同級(jí)別的身份驗(yàn)證，還可用于防偽技術(shù)。

研究人員指出，用這些像素編碼超過(guò)兩套信息，讓每個(gè)像素生成三幅或更多圖像也是可能的，比如用不對(duì)稱(chēng)的圓形，可以產(chǎn)生兩種以上的偏振—共振顏色。下一步，他們打算將這種技術(shù)推向商業(yè)化。

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