En un informe publicado recientemente en Comunicaciones de la naturaleza , un grupo de investigación dirigido por el profesor asociado Joel Yang de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD imprimió probablemente el modelo 3D más pequeño y colorido de la Torre Eiffel. Impresionantemente, no se utilizaron pigmentos ni tintas. En su lugar, el impreso en 3DEl modelo de la Torre Eiffel, que mide menos de la mitad del ancho de un cabello humano a 39 micrómetros, exhibe múltiples colores debido a la forma en que la luz interactúa con las nanoestructuras que sostienen el modelo. Los modelos 3D están hechos de una malla finamente impresade polímero transparente, formando cristales fotónicos. Estos diseños en su mayoría huecos se reducen notablemente en tamaño unas 5 veces cuando se calientan para producir una amplia gama de colores.
El profesor Yang dijo: "Hay una gran emoción en la comunidad de investigación para desarrollar aún más fuentes sostenibles de colores que no se extraen de animales o plantas. ¿Qué pasaría si los productos que fabricamos pudieran obtener su color mediante nano-texturizado del material?¿De qué está hecho? Ciertas mariposas y escarabajos han evolucionado para hacer esto, tal vez podríamos aprender a hacerlo también ". En comparación con los pigmentos y tintes que dependen de la composición química, los colores estructurales son de alta resolución, permanentes y ecológicos..
En la naturaleza, la coloración de algunas mariposas, gorgojos de Pachyrhynchus y muchos camaleones son ejemplos notables de organismos naturales que emplean cristales fotónicos para producir patrones coloridos. Las estructuras de cristales fotónicos reflejan colores vivos con matices que dependen de sus constantes reticulares.las constantes de celosía de un cristal fotónico deben ser lo suficientemente pequeñas. Por ejemplo, la constante de celosía es solo ~ 280 nm en las alas de mariposa, lo que da un tono de color azul. Debido a la limitación en la resolución de impresión 3D actual, es un desafío imprimir arbitrariamentecolores y formas en las tres dimensiones en esta escala de longitud microscópica.
Para lograr la dimensión requerida de las constantes de celosía comparables a las escamas de mariposa, los investigadores del grupo del profesor Yang emplearon un método de "coloración por contracción" que introduce un paso de calentamiento aditivo para reducir los cristales fotónicos impresos usando una polimerización comercial de dos fotonesel sistema de litografía, es decir, el Nanoscribe GmbH Photonic Professional GT. El profesor Yang agregó: "El desafío es reducir las estructuras en estas dimensiones nanoscópicas sin hacer que se unan en una burbuja. Al modelar estructuras más grandes y reducirlas más adelante, produjimos estructuras que no pudieronse han impreso directamente con métodos estándar ". De hecho, las líneas repetidas de las estructuras de pilas de madera se redujeron a 280 nm, casi 2 veces más pequeñas que las especificaciones de la máquina. Como efecto secundario adicional de la contracción, el índice de refracción de la reticulaciónEl polímero aumentó en el proceso de calentamiento, lo que beneficia aún más la generación de colores.
La Torre Eiffel a todo color demostró la capacidad de imprimir objetos de color 3D arbitrarios y complejos a nivel de microescala usando el método de "colorear por contracción". Con la libertad de diseñar cristales fotónicos 3D que se encogen para adaptarse a colores específicos,esta tecnología sería ampliamente aplicable para lograr componentes ópticos compactos y un circuito fotónico 3D integrado que opera en la región visible.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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