中国科学院化学研究所は、構造色3Dプリントの新しい戦略を開発した。

中国科学院化学研究所は、構造色3Dプリントの新しい戦略を開発した。
出典:中国科学院化学研究所

3次元フォトニック結晶は、そのユニークな光学特性により注目を集めており、さまざまな分野で幅広い応用が期待されています。 3D プリント技術により、複雑な 3 次元フォトニック結晶構造の構築が可能になります。しかし、一般的なインクジェット印刷、直接書き込み印刷、熱溶解積層法は、3次元構造を構築する自由度、面倒で時間のかかる平衡着色プロセス、および弱い体積構造色特性によって制限されており、さらなる応用を妨げています。不連続 3D プリンティングを使用した 3 次元フォトニック結晶の迅速な作成に関する報告はあるものの、表面形態が粗く忠実度が低いため、光学デバイスの要件を満たすことは困難です。したがって、滑らかな表面と明るい立体構造色を備えた複雑な 3 次元フォトニック結晶構造を、シンプルで簡単な方法で迅速に準備する方法が、依然として課題となっています。

最近、中国科学院化学研究所グリーン印刷重点研究室の研究員である宋燕林氏と副研究員である呉磊氏は、水素結合支援コロイド粒子インクと連続デジタル光処理(DLP)3D印刷技術を使用して、明るい構造色を持つ3次元フォトニック結晶構造の作成を実現しました。水素結合によって誘発されるコロイド粒子の均一な分散と連続凝固法の相乗効果により、連続印刷プロセス中にコロイド粒子が各凝固層内に閉じ込められて組み立てられるため、3次元フォトニック結晶に体積構造色特性が与えられます。この研究では、コロイド粒子の粒子サイズと印刷速度を制御することで、集合した構造色を細かく制御することができます。これを基に、研究では、単一または複数の構造色を持つ複雑な3次元構造を迅速に準備し、内面と外面が滑らかで、光学損失とパターンが少なく、色を制御できる光透過構造を印刷することができます。研究者がこの方法を用いて印刷した3次元フォトニック結晶構造は、角度依存特性、優れた形状忠実度、滑らかな表面形態、高精度を備えており、構造色の製造方法の革新と3Dプリントの応用拡大に大きな意義を持っています。

関連する研究結果はNature Communicationsに掲載されました。この研究は、科学技術部、国家自然科学基金、中国科学院、北京国立分子科学研究センターの支援を受けて行われた。

3D構造カラープリントと様々な複雑な3Dフォトニック結晶構造および光伝送構造

論文リンク: http://www.nature.com/articles/s41467-022-34866-6



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