Egy nagyrészt elfeledett fényképezési technikára építve az Egyesült Államok kutatói olyan fényképészeti anyagot fejlesztettek ki, amely megnyújtva megváltoztatja a színét. A Massachusettsi Technológiai Intézetben (MIT) dolgozó csapat megmutatta, hogyan lehet színes képeket készíteni a film nanoméretű szerkezetének módosításával. Ezek a struktúrák különböző hullámhosszúságú fényt vernek vissza, amely a film nyújtásakor változik. A kutatók szerint módszerük alacsony költségű, méretezhető megközelítést kínál új optikai anyagok létrehozásához.
A szerkezeti szín gyakori a természetben, és ismert példák közé tartozik néhány madár tolla és néhány pillangó szárnya. A szerkezeti színt pigmentek helyett a mikroszkopikus szerkezetű felületekről visszaverődő fény interferenciája hozza létre. Az eredmény az, hogy bizonyos színek bizonyos látószögekből láthatók, míg más színek nem. Egy kapcsolódó jelenség, az irizálódás akkor fordul elő, amikor egy tárgy szerkezeti színe a látószöggel együtt változik.
Ma a kutatók azt kutatják, hogyan használhatók fel a szerkezeti színek fejlett optikai anyagokban. A megfelelő nanoméretű szerkezetek előállítása azonban gyakran költséges és bonyolult, különösen nagy léptékben.
Nobel-díjas technika
Nos, az MIT-s Benjamin Miller, Helen Liu és Mathias Kolle kidolgoztak egy lehetséges megoldást erre a korlátozásra. Egy korai fényképezési technikán alapul, amelyet először Gabriel Lippmann francia fizikus fejlesztett ki, és amely 1908-ban megkapta a fizikai Nobel-díjat. A képek rögzítéséhez Lippmann apró, fényérzékeny szemcsékből álló vékony, átlátszó emulziót helyezett két üveglap közé. A hátlap mögött egy tükör van elhelyezve úgy, hogy az visszaveri az emulzión áthaladó fényt.
Vizuális jelenetnek kitéve az emulzióba belépő beeső fényhullámok zavarják a visszaverődésüket. Ez állóhullámokat hoz létre az emulzióban, amelyek fokozatosan megváltoztatják a szemcsék nanoméretű elrendezését. Ez periodikus eltéréseket okoz a film törésmutatójában, és rögzíti az optikai információkat a vizuális jelenetből. Akár több napos expozíció után a szemcsék elrendezése rögzül, és az eredmény a jelenet színes képe – egy modern hologramhoz hasonló kép.
Lippmann eljárása azonban időigényesebb és bonyolultabb volt, mint az akkoriban kialakult más színes fényképezési technikák, ezért nagyrészt feledésbe merült. Most Kolle és munkatársai újra átnézték a technikát modern holografikus anyagok felhasználásával.
Fényérzékeny polimer
Az MIT trió azzal kezdte, hogy egy vékony rugalmas, fényérzékeny polimer lapot helyeztek a tükör elé, és fényes vetített képnek tették ki. Csakúgy, mint Lippmann megközelítésénél, ez is állóhullámok mintáját hozta létre, amely megváltoztatta a film törésmutatóját. Néhány perces expozíció után a filmet szilikon hátlapra ragasztották, így nagy és részletgazdag színes képeket készítettek.
A gyorsan váltható szerkezeti színek használhatók kis teljesítményű videomegjelenítőkben
Ahogy nyújtják a filmet – ráhúzva vagy tárgyakat belenyomva – a nanostruktúrák visszafordítható módon torzulnak. Ez a torzítás megváltoztatja a film által visszavert fény színét (lásd az ábrát). Amikor a csapat teljesen piros filmet készített, zöld képeket lehetett létrehozni úgy, hogy tárgyakat a film hátuljára nyomtak.
A csapat titkos képeket is elrejthetett egy filmben, ha a képet ferde beesési szögben rögzíti. Az így kapott kép csak a közeli infravörösben látható – amit az emberi szem nem láthat. Az anyag nyújtásakor azonban a kép a vörös felé tolódik el, és láthatóvá válik.
Kolle és csapata reméli, hogy gyors, méretezhető és megfizethető gyártási technikájuk hamarosan olyan praktikus optikai anyagokhoz vezethet, amelyek reagálnak a mechanikai ingerekre. A titkos üzenetek kódolásán kívül más alkalmazások is magukban foglalják azokat a ruházati anyagokat, amelyek színe megváltozik, ha nyújtják; és a sebre nehezedő nyomás változásával színét megváltoztató kötszerek.
A kutatás leírása a Természeti anyagok.
