Impressoras a laser que "esculpem" imagens em escalas minúsculas poderiam um dia fazer fotos coloridas que não desaparecem com o tempo, como a tinta, de acordo com um novo estudo.
Pesquisadores da Universidade Técnica da Dinamarca fizeram uma folha de polímero e metal semicondutor que reflete cores que nunca desbotam, usando estruturas minúsculas que difratam, absorvem e refletem luz de diferentes comprimentos de onda. Um revestimento feito com o material nunca precisaria ser repintado, e a imagem resultante manteria sua vibração ao longo do tempo, disseram os cientistas.
Esse processo de impressão também permite que as pessoas escolham cores mais específicas, porque os comprimentos de onda exatos podem ser selecionados, o que significa que há menos suposições envolvidas na mistura de pigmentos e na comparação de tabelas de cores, disseram os pesquisadores. A mesma técnica pode ser aplicada para criar marcas d'água ou até mesmo criptografia e armazenamento de dados, disseram os pesquisadores.
Nesta técnica, as imagens são impressas com um laser, que é disparado em uma folha de plástico em uma camada e germânio em cima disso. As chapas são feitas depositando camadas finas de nanômetro de polímero e germânio em formas, pequenos cilindros e blocos, nenhum medindo mais de 100 nanômetros de diâmetro. (Para comparação, um fio médio de cabelo humano tem cerca de 100.000 nanômetros de largura.)
"Geramos uma nano-impressão", disse à Live Science o principal autor do estudo, Xiaolong Zhu, pesquisador de nanotecnologia da Universidade Técnica da Dinamarca.
Semelhante ao que uma impressora a laser faz, o laser reformula as estruturas minúsculas derretendo-as. A variação da intensidade do laser em pequenas escalas derrete as estruturas de maneira diferente, de modo que elas assumem diferentes geometrias.
É por isso que a resolução da imagem pode ser tão boa, disseram os pesquisadores. Uma imagem de uma impressora a jato de tinta ou impressora a laser geralmente consiste em 300 a 2.400 pontos por polegada. Um pixel do tamanho de nanômetro é milhares de vezes menor, o que significa uma resolução de 100.000 pontos por polegada, disseram os pesquisadores. De fato, toda a coleção de pixels se assemelha a uma cidade em miniatura de arranha-céus, cúpulas e torres.
Quando a luz branca atinge as várias formas, ela pode refletir, dobrar ou difratar, disseram os pesquisadores. Como as formas são tão pequenas, algumas não refletem certos comprimentos de onda, enquanto outras espalham ou refletem a luz. O resultado é que uma pessoa vê uma cor, dependendo do padrão específico de formas, de acordo com o estudo.
Asas de borboleta e penas de pássaros funcionam de maneira semelhante, disse Zhu. Estruturas minúsculas cobrem a asa de borboleta ou a pena de um pássaro, espalhando a luz de maneiras específicas, criando as cores que as pessoas vêem. As asas de borboleta, no entanto, transmitem um pouco da luz, criando iridescência, disseram os pesquisadores. Zhu e seus colegas ficaram mais específicos do que isso - a combinação de germânio e polímero significa que eles podem controlar quais comprimentos de onda da luz são refletidos a partir de um determinado ponto ou não, para que não produzam o efeito iridescente. Isso significa cores únicas e vibrantes onde elas as desejam, disseram os pesquisadores.
Como as cores são construídas na própria estrutura das folhas, elas não desaparecem como os pigmentos expostos à luz, segundo o estudo. A tinta comum, por exemplo, desaparece quando a luz solar a atinge, porque a luz ultravioleta quebra os produtos químicos que compõem o pigmento. Além disso, a tinta ou a tinta pode oxidar ou sair quando exposta a solventes, como detergentes para serviços pesados. (Basta pingar água em uma imagem a jato de tinta e você pode ver a tinta se diluir e escorrer.) Em obras-primas antigas, há até um fenômeno chamado "sabões de metal" baseado na química complexa que ocorre com a idade das tintas, de acordo com a Chemical & Engineering Notícia.
Usando sua técnica, Zhu e seus colegas fizeram pequenas fotos da Mona Lisa e um retrato do físico dinamarquês Niels Bohr, além de uma simples fotografia de uma mulher e uma ponte, cada uma medindo 2,5 cm de diâmetro.
Para produzir em massa esse tipo de impressora, os pesquisadores precisam diminuir a tecnologia a laser e podem precisar de um material diferente para as camadas das folhas, disseram os pesquisadores. Esse material precisaria ter um alto índice de refração, o que significa que dobra muito a luz e absorve a luz no comprimento de onda escolhido para o laser, acrescentaram. Em seus experimentos, os cientistas escolheram luz verde para o comprimento de onda e experimentaram silício para o material, que Zhu disse que não absorve a luz verde com a mesma eficiência.
Mesmo o germânio, porém, é uma possibilidade, porque não é muito caro. "Alguns quilogramas podem cobrir um campo de futebol", disse ele, observando que as camadas de germânio e polímero têm apenas 50 nanômetros de espessura. O germânio, no entanto, não é necessariamente a melhor opção, porque não produz cores verdes bem, disse Zhu.
O novo estudo aparece na edição de 3 de maio da revista Science Advances.
