無须“着墨” 绘就万千 我科學家團队實現“飛秒激光無墨彩打...

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直径2英寸，手感轻如蝉翼；圖案包括13種色采，未用到一滴油墨；肉眼色采丰满，也将长期闪烁……客岁炎天，當每位西湖大學首届本科生打開登科通知书礼盒時，城市留心到這幅新颖的“科學碰頭礼”晶圆片小画。

而究竟上，半年前的此次登場，仅仅是科學家們牛刀初試的作品。近日，這項技能终究完備問世——西湖大學仇旻團队在最新一期《天然通信》以《激光快速直寫布局色實現全色采無油墨打印》為题解密相干事情，他們用由氮化钛和氮化铝钛這两種超硬陶瓷質料構成的复合薄膜作為特别“纸张”，在其概况操纵超快激光举行微纳加工，實現“飛秒激光無墨彩打”，為激光無油墨彩色打印技能的財產化利用供给新思绪。

“偷師”大天然：布局色利用於無墨打印

“打印機是情况污染的首要来历之一。有钻研表白，在一個密闭的房間內，當打印機事情時，氛围中悬浮微粒的数目會比日常平凡高5倍。”仇旻先容。

電動搓背刷，若何解脱“有墨”？人類又一次向大天然“偷師”。搓泥膏,

你還记得，近間隔赏識胡蝶或虫豸的彩色生髮精油,同党，或察看鸟類多彩羽毛的時辰嗎？你觉得它們灿艳的色采源於體內的色素（化學色），但現實上，這是布局色（物理色）的佳構。當光照耀在渺小处大量有序布局上，會產生折射、漫反射、衍射或干與等反响，由此就會發生色彩，這個進程實在并無用到“颜料”。

那末，咱們是不是可以效仿大天然，把布局色利用在無墨打印上？

科學家們举行了斗胆测驗考試——操纵超快激光在質料概况制造微纳布局以發生布局色的方案，即超快激光采色打印技能。在這類技能中，激光是“笔”。好比，你身旁各種傳统的防伪码纸面，就是利用了激光引诱自组织纳米光栅發生的彩虹色，它在防伪方面有必定的利用價值，但不克不及發生指定色彩的圖案。也就是說，虽然科學家們举行了各類摸索和测驗考試，但或多或少都存在“缺憾”。若何拓宽超快激光采色打印的色域，并實現色彩不随察看角度變革，成為當前激光着色技能钻研需冲破的關頭問题。

曩昔一年来，西湖大學纳米光子學與儀器技能實行室的钻研职員立异性地提出操纵超快激光加工陶瓷复合陶瓷薄膜，在超快激光采色打印技能上實現關頭性冲破。

该項技能的焦點起首在於他們發現了一種别致的“纸”——厚度不外约110纳米，仅為頭發丝的千分之一。仇旻先容，這類“纸”分為三层：钻研职員在单晶硅衬底上前後镀50纳米的氮化钛和60纳米的氮化铝钛，因為氮化钛和氮化铝钛的硬度较大，它們被称為陶瓷質料。第一层，也就是自上而下的最底层，是呈金属性的氮化钛，它将作為光的反射层——感化是拦截光芒穿透，并增长亮度。第二层，是高消耗的氮化铝钛電介質，将调控對天然光的吸取。第三层，是最頂层的氧化铝——當超快激光感化於氮化铝钛概况，會分外構成一层以氧化铝為主的透明薄膜，它将和氮化铝钛一块兒，调控所吸取的天然光。

同時，仇旻團队研發了“笔”的另外一種用法——激光再也不直接在物品概况缔造布局，而是将在陶瓷薄膜纸长進行“雕镂”。激光将投在薄膜上，經由過程节制入射激光的能量或扫描速率，即可同時扭轉氧化膜（氧化铝）和氮化铝钛膜的厚度；在厚度扭轉後，入射的天然光将經由過程三层膜布局之間的繁杂干與效應，構成特定的反射色彩。丰硕多彩的色彩就此成型。

随後，钻研职員操纵多種技能手腕如能量色散X射线、X射线衍射等對激光着色的區域举行質料阐發，證明察看到的色采来自激光引诱構成的氧化层。他們研發的“纸”與“笔”，终究實現了抱负中的激光采色無墨打印。

顯現世界：多彩、高效、耐久弥新

钻研團队發明，操纵氮化钛和氮化铝钛做成的“特别纸张”，可以實現高速、高辨别、宽色域、大尺寸、察看角度不敏感、抗老化的全彩色無油墨激光打印。

好比宽色域。今朝，仇旻實行室發現的“飛秒激光無墨彩打”技能，已實現了靠近90%的RGB尺度色彩體系，遠超當前主流的激光着色技樹林當舖，能。钻研职員诠释道，與此前的“激光引诱不锈钢概况構成氧化薄膜”傳统激光着色方案比拟，他們的激光引诱复合薄膜氧化，将可同時扭轉氧化膜（氧化铝）和氮化铝钛膜的厚度，多了一個自由度，從而得到了更宽的色域。

好比高速、高辨别。该技能可同時實現高速率和高辨别的全彩色無油墨打印。這象征着一张A4纸张，可以在1分钟內實現全彩色的打印。在打印辨别率方面，钻研职員展現了10000dpi的彩色打印，超越傳统油墨打印的最瑞克箱訂做,高辨别率10倍以上。

好比色采“耐久弥新”。钻研职員举行了一系列粉碎性實行，但“飛秒激光無墨彩打”作品依然“耐久弥新”。這是由於氮化铝钛概况構成的致密氧化铝膜，起到了很好的防护层感化。颠末一系各國家尺度的抗老化测試，钻研职員進一步證明激光在氮化铝钛上引诱構成的色彩色差仍小於7，彻底合适工業化利用的需求。