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科學家納米像素實現3D彩印望走向商業化

2014-11-27 08:56 來源：中國科學院網責編：江佳

摘要：: 最近，新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開發出一種新的3D打印方法。每個納米像素都編碼了兩套光色信息，在不同的偏振光下會顯出不同顏色，在兩種偏振光下會呈現出兩幅分開的圖像，讓兩幅圖在同一視野中輕微錯位，就產生了景深的感覺，成為一種3D立體圖。

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【CPP114】訊：最近，新加坡研究人員用一種特殊的納米像素開發出一種新的3D打印方法。每個納米像素都編碼了兩套光色信息，在不同的偏振光下會顯出不同顏色，在兩種偏振光下會呈現出兩幅分開的圖像，讓兩幅圖在同一視野中輕微錯位，就產生了景深的感覺，成為一種3D立體圖。相關論文發表在最近出版的《自然·通訊》雜志上。

“打印像素用等離子納米結構制作，生成的立體圖可能是迄今最小的。”研究負責人、新加坡科技與研究局（A*STAR）材料研究與工程研究所的約爾·楊說，“看圖時不需要戴特殊眼鏡，而是通過偏振器結合光學顯微鏡才能看到景深和3D效果。”

該研究的原理是表面等離子共振：金屬納米結構會以不同波長共振，所以它們會散射不同波長的光。如果納米結構是圓的，其共振就與偏振無關，因為圓的直徑所有方向都一樣；如果納米結構是二軸的（橢圓或長方形），其共振就取決于入射光的偏振態。研究人員特制了精確規格的納米像素，就能在不同的偏振光下產生不同的顏色。

這種偏振感應納米像素由直徑約100納米的微鋁顆粒制成。據物理學家組織網11月21日（北京時間）報道，研究人員實驗了兩種不同形狀：橢圓和二連方塊（一對方塊由很小間隙隔開），都是二軸的，兩個軸會在不同波長下共振，顏色由平行于偏振光方向的軸長決定。比如一個130納米×190納米的橢圓像素在y偏振光下顯綠色，而在x偏振光下顯紫色。比較這兩種像素形狀，他們發現橢圓形像素的偏振—決定色譜更廣，而二連方塊的交叉度更低，能把不想要的顏色混合減到最小。

用這些像素能打印出高分辨率的3D彩色縮微印品。研究人員演示了一張好似兩幅二維星星圖輕微錯位的圖像，給顯微鏡目鏡加上x和y偏振光后，就能看到兩種偏振光下的不同畫面，結合起來就形成了3D圖。

除了3D打印，偏振感應納米像素還有許多其他用途，比如用于高密度光學信息編碼或全息攝影。此外，3D保密元素是很難復制的，能提供不同級別的身份驗證，還可用于防偽技術。

研究人員指出，用這些像素編碼超過兩套信息，讓每個像素生成三幅或更多圖像也是可能的，比如用不對稱的圓形，可以產生兩種以上的偏振—共振顏色。下一步，他們打算將這種技術推向商業化。

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