تقنية واعدة لصنع شاشات ملونة استنادا إلى "مبدأ الفراشة"

توصل باحثون من قسم الهندسة الكيميائية والحيوية في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا زيوريخ ETH، إلى طريقة واعدة، لتصميم ألوان هيكلية اصطناعية تضيء من الهيكل الخلفي لجميع ألوان الطيف المرئي، والتي من شأنها أن تكون مناسبة لتصنيع شاشات ملونة عالية الدقة، وعلى وجه الخصوص الشاشات المرنة.

وصمم الفريق البحثي هيكل الألوان الاصطناعية، بالطابعة الثلاثية الأبعاد، من خلال تطبيق مبدأ تركيبة هيكل فراشات تعيش في أفريقيا الاستوائية، تتميز بألوانها الزاهية وتسمى Cynandra opis.

واستوحى العلماء في مجموعة أندرو ديميلو أستاذ الهندسة الكيميائية الحيوية ، الإلهام من الفراشات. ونجحوا في إنشاء طريقة سهلة الاستخدام لإنتاج تصاميم تولد ألوانا زاهية من هيكلها الداخلي.

ويوجد في الطبيعة العديد من الأمثلة على مثل هذا التلوين الهيكلي، ومن أبرزها ريش الطاووس وأجنحة الفراشات.

من جانبه أوضح شياوباو تساو، المؤلف الرئيسي لهذه الدراسة، أن هياكل أجنحة فراشة Cynandra opis، كانت مناسبة بشكل خاص لإعادة بنائها باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد، مبينا أنها تتكون من طبقتين متعامدتين مع بعضهما البعض، مع تباعد هندسي منتظم يبلغ حوالي 1/2 إلى 1 ميكرومتر.

ومن خلال إجراء تغيير في شكلها الهندسي، في نطاق بين "250 نانومتر - 1.2 ميكرومتر"، أنتج الفريق البحثي هياكل مطبوعة ثلاثية الأبعاد تولد كل ألوان الطيف المرئي.

وصنع الباحثون مثل هذه الأسطح باستخدام مواد مختلفة، بما في ذلك البوليمر الشفاف.

وبالإضافة إلى إمكانية استخدامها في صنع شاشات عالية السطوع، يمكن استخدام التصميم في مجالات متنوعة، ومن بينها تصنيع فلاتر ألوان للتقنيات البصرية، وذلك لإمكانية إنتاج الألوان بمواد شفافة.

وكشف الفريق البحثي، أن الألوان الهيكلية الاصطناعية المطورة، يمكن أن تحل محل المُركّبات شديدة التلوين والتي تعرف باسم الخضاب، وتستخدم على نطاق واسع في الطباعة على الأقمشة، ورسم لوحات فنية.

كما وأنتج الباحثون باستخدام التقنية الجديدة، صورة مصغرة لوحدات بكسل هيكلية متعددة الألوان بقياس 2 × 2 ميكرومتر، والتي يمكن استخدامها يوما ما كميزة أمنية على الأوراق النقدية والوثائق الأخرى.

وأكد الفريق البحثي أن الألوان الهيكلية الجديدة، تدوم لفترة أطول لأنها لا تبهت أو تتلاشى عند تعرضها للضوء، وفي معظم الحالات يكون لها تأثير بيئي أفضل، وذلك مقارنة مع الألوان الاصطناعية الحالية.