Loading

Природные секреты павлинов, или как передать цветное изображение без электричества

Создано 01.03.2013 07:55
Автор: Евгений

Природные секреты павлинов, или как передать цветное изображение без электричества

Необычайно цветастые и яркие перья самцов павлинов содержат в себе больше секретов, чем кажется на первый взгляд. По большей мере своим видом они обязаны наноразмерным белковым структурам, которые преломляют падающие на них световые волны, рекомбинируют их и отображают в виде богатых и ярких цветов.

Ученые из Университета Мичигана заявляют об изобретении технологии, имитирующей этот процесс с целью создания изображений без химических веществ или электричества. В конечном итоге технология сможет заменить экраны, используемые в наше время для смартфонов, планшетов и компьютеров, обеспечивая в то же время поразительно высокое разрешение.

«Все разнообразные цвета могут поместиться в уголке пикселя вашего айфона», - рассказывает Джей Гуо, профессор компьютерных наук и автор исследования. Хотя в данное время ученым удалось воспроизвести лишь статические образы на стеклянной поверхности, они все же надеются достичь и более совершенных результатов, а именно динамичных изображений на различных поверхностях.

Во время движения павлина создается впечатление, что оттенки его хвоста изменяются. Это связано с тем, что переливающиеся перья под различными углами по-разному отображают световые волны. Но тогда как павлины могут похвастаться перьями, Джей Гуо и его коллеги используют металлы, которые более сложным образом взаимодействуют со светом. Ученые создают металлические структуры с наноразмерными бороздками, которые создают переливы цветов, но при этом удерживают свет, благодаря чему зрители могут увидеть заданные цвета под всеми углами.

По словам Джея Гуо, фокус заключается в том, чтобы заставить свет попасть в бороздки, которые гораздо меньше световых волн. Вырезая борозды определенной длины, можно определить поглощаемый оттенок. Кроме того, ученым удалось преодолеть так называемый дифракционный предел, благодаря чему они смогли создать элементы изображения, или пиксели, размером меньше половины световой волны и сгенерировать четкий цвет.

По словам независимых специалистов, технология оказалась возможной благодаря плазмонному поглощению. Грубо говоря, плазмоны – это колебания электронов на электрически заряженной поверхности. Свет падает на металл, а его плазмоны могут повторно излучать определенные цвета. Некоторые оттенки в витражах соборов, таких как Нотр-Дам, производятся плазмонами в крошечных частицах золота, отражающих свет и обеспечивающих появление необычайно ярких цветов.

Но в настоящее время в большинстве случаев цветопередача обеспечивается другим путем. Например, изображение красного цветка на бумаге содержит пигментное химическое вещество, которое поглощает цвета, в данном случае зеленый и синий, и отображает красный, благодаря чему мы видим только один цвет. В экранах телевизоров и смартфонов или изображениях, распечатанных струйным принтером, определенным образом располагаются пиксели, которые поглощают красный, зеленый и синий из белого света и, комбинируя их, обеспечивают цветное изображение.Природные секреты павлинов, или как передать цветное изображение без электричества

Для имитации эффекта павлина специалисты объединили обе технологии. Они вытравили наноразмерные бороздки на куске стекла тем же способом, каким вырезаются компьютерные чипы. Каждая бороздка имела размеры для поглощения только определенного цвета. Затем ученые покрыли поверхность серебром. Когда они осветили стекло, бороздки создали цветное изображение. Для демонстрации процесса ученые воссоздали изображение олимпийских колец, причем в таком высоком разрешении, что каждое кольцо было лишь около 20 микрон в диаметре, что меньше половины толщины человеческого волоса.

«Если вы хотите воссоздать простые изображения, то это не самые дешевый способ, - отмечает Гуо. – Но технология абсолютно экологически чистая, так как не требует химических веществ». По словам ученого, выполненная таким образом графика будет вечной, и цвета не потеряют насыщенности.

Большинство экранов электронных устройств, таких как планшеты и ноутбуки, требуют подсветку, а следовательно и электричество либо из аккумуляторов, либо из розетки. Отражательный экран на такой плазмонной технологии не требует энергии, и при этом он ярче. Получившееся отраженное изображение можно даже поляризовать, а это значит, что под одним углом оно будет ярким и чистым, но при повороте на 90 градусов полностью исчезнет, что похоже на то, как солнечные очки ослабляют слепящий свет.

Возможность поляризации означает, что технологию можно будет использовать в криптографии и мерах безопасности, когда изображение должно быть невидимым, или же в производстве кредитных карт или банкнот. При соответствующих расчетах технология открывает возможности для достижения самых разных оптических эффектов.

Источник: Livescience

Комментарии: