Gli e-reader del futuro con schermi che imitano i pavoni

Un gruppo di ricercatori dell'Università del Michigan sta lavorando su una nuova tecnologia per display a basso consumo, in grado di produrre colori visibili anche sotto luce ambientale. Potrebbe essere la base degli e-reader del futuro.

I ricercatori dell'Università del Michigan stanno sviluppando una nuova tecnologia di visualizzazione basata sull'iridescenza che potrebbe portare ad avere schermi riflettenti a colori e ad alta risoluzione. I ricercatori stanno provando a imitare, con l'elettronica, il meccanismo che troviamo nella coda dei pavoni, che appaiono di colore diverso secondo l'angolazione con cui li si guarda. 

Il nuovo studio, se porterà a qualcosa di concreto, potrebbe permettere di creare avanzati e-book reader a colori, carta elettronica e schermi a colori riflettenti che non richiedono illuminazione. Ci sarebbe un grande risparmio energetico rispetto agli schermi usati oggi per smartphone, tablet e TV. La tecnologia potrebbe inoltre consentire interessanti sviluppi nell'archiviazione dati e nella crittografia.

Nella coda di un pavone i colori appaiono diversi a seconda del movimento dell'animale o dell'osservatore. 

I ricercatori dell'ateneo, guidati dal professor Jay Guo, hanno sfruttato la il fatto che la luce può entrare entrare all'interno di scanalature metalliche in nanoscala e rimanervi intrappolata, per poi scoprire che i colori riflessi sono fedeli a prescindere dall'angolo di visione.

"La luce passa all'interno di una nanocavità la cui larghezza è molto più piccola della lunghezza d'onda della luce. Ed è così che siamo in grado di ottenere colori con risoluzione oltre il limite di diffrazione. Un altro aspetto controintuitivo è che lunghezze d'onda più grandi sono intrappolate in scanalature più strette", ha affermato il professor Guo.

I ricercatori hanno creato questi anelli con fessure nanometriche su una lastra di vetro rivestita di argento. Ogni anello è grande circa 20 micrometri.

Il team dell'Università del Michigan ha superato il limite di diffrazione con una tecnica semplice che ha prodotto un colore stabile e relativamente facile da produrre. "Ciascuna scanalatura - molto più piccola della lunghezza d'onda della luce - è sufficiente per svolgere questa funzione.", ha affermato il professor Guo.

La chiave di volta che sostiene tutto il lavoro è che modificando le dimensioni della scanalatura, cambia il colore questa può trattenere. Il team ha riscontrato che, per esempio, una fessura larga 40 nm può intrappolare la luce rossa e riflettere un colore ciano.

Le immagini nel dettaglio degli anelli, viste attraverso un microscopio elettronico a effetto tunnel.

Una fessura larga 60 nm può intrappolare il verde e produrre il magenta, mentre una fessura di 90 nm intrappola il blu e restituisce il giallo. Lo spettro visibile si estende da circa 400 nm per il viola a 700 nm per il rosso. "Con questo colore riflettente, è possibile visualizzare immagini nel dettaglio degli anelli, viste attraverso un microscopio elettronico a effetto tunnel. E utilizzare il display alla luce del sole. È molto simile alla stampa a colori", ha aggiunto il professor Guo.

Per dimostrare il funzionamento della loro soluzione, i ricercatori hanno inciso scanalature in nanoscala su una piastra di vetro usando la tecnica già impiegata per i chip elettronici. Hanno poi rivestito la piastra di vetro dotata di queste scanalature con un sottile strato di argento. Quando la luce ha colpito la superficie con la scanalatura, la sua componente elettrica ha generato quella è chiamata carica di polarizzazione sulla superficie metallica della fessura, aumentando il campo elettrico locale nei pressi della fessura.

Questo campo elettrico permette di far passare una particolare lunghezza d'onda di luce all'interno della scanalatura. Oggi il nuovo dispositivo può produrre immagini statiche, ma i ricercatori sperano di sviluppare nel prossimo futuro una versione con immagini in movimento.