Ученые из Национального института науки и технологий (NIST) создали крошечные «наностолбики» для управления цветом и плотностью падающего света. Они решили в качестве эксперимента воспроизвести в цифровом виде знаменитую картину голландского мастера Йоханнеса Вермеера «Девушка с жемчужной сережкой», написанную светом.

По словам авторов разработки, она позволит передавать свет определенных цветов с необходимой интенсивностью. Ученые стремились имитировать природу с помощью нанотехнологий, способных создавать структурные цвета, просто изменяя размеры наноструктур. Такие цвета встречаются в природе повсеместно. Один из примеров — цвета крыльев бабочек, которые определяет хитиновая чешуя.

Разработанные учеными наностолбики — это тип наноструктуры уникальной формы с заостренным верхом. Они изготовлены из диоксида титана на стеклянных предметных стеклах с эллиптическим поперечным сечением. Изменяя угол длинной оси вместе с поляризацией входящего белого света и сочетая это со специальным поляризационным фильтром на задней стороне предметного стекла, команда смогла настроить интенсивность света, передаваемого наностолбиками. Они работают так же, как поляризованные солнцезащитные очки: чем больше угол поворота поляризации, тем больше интенсивность проходящего света.

Массивы наностолбиков освещали белым светом для получения определенных цветов (красный, синий и зеленый), просто меняя размеры (в данном случае — ширину) этих структур.

Картину Вермеера выбрали для эксперимента из-за того, что она изобилует светотенью. Сначала исследователи изготовили цифровую копию полотна длиной всего 1 миллиметр, а затем использовали ее для создания матрицы, состоящей из миллионов наностолбиков. Группы из пяти наностолбиков (один красный, два зеленых и два синих), ориентированных под нужными углами смогли воспроизвести оригинал с миллиметровым размером.



Результаты оказались весьма впечатляющими, удалось даже сохранить текстуру масла.

Эти структуры могут стать многообещающей альтернативой для производства солнечных панелей. Их также можно использовать для создания антибактериальных поверхностей. Кроме того, наностолбики можно применять для создания структурных цветов.

См. также: «Прозрачная энергия: превращение окон в солнечные панели»