Цветные изображения достигли предельного разрешения

Сингапурские исследователи продемонстрировали инновационный метод создания контрастных полноцветных изображений с разрешением в 100 000 dpi, которые могут пригодиться не только в качестве эффективных водяных знаков, но и для сверхплотной записи информации на оптических дисках.

Учёные из Института материаловедения и инжиниринга при Агентстве по науке, технологиям и исследованиям Сингапура (A*STAR) разработали литографический метод создания изображения с использованием отражения видимого света плазмонами.

Изображение 50×50 мкм — аналог полиграфической «рыбы», она же «Лена», она же Л. Седерберг — после увеличения микроскопом. Слева — изображение, состоящее лишь из столбиков, справа — с нанодисками, придавшими цвет. (Здесь и ниже иллюстрации IMRE.)

Для этого на кремниевую подложку методом электронно-лучевой литографии наносились «столбы» — выступы из изолирующего материала. Затем на поверхность «столбов» тем же электронно-лучевым способом наносились нанодиски из золота и серебра диаметром в десятки нанометров. После этого с помощью плазмонов поверхности дисков определялся их цвет (свет с частотой ниже плазменной отражается от поверхности металлических нанодисков). Если волна меньше определённого размера, она проходит через экранирование электронами плазмона, и свет этой частоты не отражается к наблюдателю.

Регулируя размер дисков, исследователи добились возможности создать полноцветные изображения без использования каких-либо красителей — просто за счёт варьирования размеров металлических нанодисков. Затем изображение накрывается тонкой защитной плёнкой, делающей его устойчивым и не изменяющимся с течением времени.

Как вы уже догадались, дифракционный лимит не даст изображению быть различимым, если его элементы будут находиться ближе друг к другу, чем на половину длины волны, что, к примеру, для зелёного цвета примерно равно 250 нм. Дальнейший рост плотности печати будет иметь смысл только в том случае, если считывающее устройство будет использовать линзы из метаматериалов, что (теоретически) поможет преодолеть дифракционный передел.

На кремниевой подложке, поверх подложки из серебра и золота, находятся «столбы» из изолирующего материала, на которых закреплены металлические нанодиски.

И всё же это настоящее достижение: получаемые таким образом изображения имеют 100 000 dpi против 10 000 у лучших современных принтеров.

Пока разработчики очень осторожны в оценке перспектив: в первую очередь они намерены заняться созданием микроизображений, служащих водяными знаками. Для более широкого применения нужно изменить метод литографирования с электронно-лучевого на более доступный. Ну а в будущем изобретатели надеются на создание оптических дисков, способных записывать информацию на манер DVD или Blu-ray. При этом отметим, что ширина дорожки, имеющая ключевое значение для плотности записи информации, в новых носителях может быть меньше 0,32 мкм, характерных для сегодняшних Blu-ray-дисков: для фиолетового света плотность записи будет выше в два с половиной раза, и это при значительно более высокой устойчивости к повреждениям.

Соответствующее исследование было опубликовано 12 августа в журнале Nature Nanotechnology.

Подготовлено по материалам Института материаловедения и инжиниринга.