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科学家纳米像素实现3D彩印望走向商业化

2014-11-27 08:56:11.0 来源：中国科学院网责编：江佳

摘要：: 最近，新加坡研究人员用一种特殊的纳米像素开发出一种新的3D打印方法。每个纳米像素都编码了两套光色信息，在不同的偏振光下会显出不同颜色，在两种偏振光下会呈现出两幅分开的图像，让两幅图在同一视野中轻微错位，就产生了景深的感觉，成为一种3D立体图。

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【CPP114】讯：最近，新加坡研究人员用一种特殊的纳米像素开发出一种新的3D打印方法。每个纳米像素都编码了两套光色信息，在不同的偏振光下会显出不同颜色，在两种偏振光下会呈现出两幅分开的图像，让两幅图在同一视野中轻微错位，就产生了景深的感觉，成为一种3D立体图。相关论文发表在最近出版的《自然·通讯》杂志上。

“打印像素用等离子纳米结构制作，生成的立体图可能是迄今最小的。”研究负责人、新加坡科技与研究局（A*STAR）材料研究与工程研究所的约尔·杨说，“看图时不需要戴特殊眼镜，而是通过偏振器结合光学显微镜才能看到景深和3D效果。”

该研究的原理是表面等离子共振：金属纳米结构会以不同波长共振，所以它们会散射不同波长的光。如果纳米结构是圆的，其共振就与偏振无关，因为圆的直径所有方向都一样；如果纳米结构是二轴的（椭圆或长方形），其共振就取决于入射光的偏振态。研究人员特制了精确规格的纳米像素，就能在不同的偏振光下产生不同的颜色。

这种偏振感应纳米像素由直径约100纳米的微铝颗粒制成。据物理学家组织网11月21日（北京时间）报道，研究人员实验了两种不同形状：椭圆和二连方块（一对方块由很小间隙隔开），都是二轴的，两个轴会在不同波长下共振，颜色由平行于偏振光方向的轴长决定。比如一个130纳米×190纳米的椭圆像素在y偏振光下显绿色，而在x偏振光下显紫色。比较这两种像素形状，他们发现椭圆形像素的偏振—决定色谱更广，而二连方块的交叉度更低，能把不想要的颜色混合减到最小。

用这些像素能打印出高分辨率的3D彩色缩微印品。研究人员演示了一张好似两幅二维星星图轻微错位的图像，给显微镜目镜加上x和y偏振光后，就能看到两种偏振光下的不同画面，结合起来就形成了3D图。

除了3D打印，偏振感应纳米像素还有许多其他用途，比如用于高密度光学信息编码或全息摄影。此外，3D保密元素是很难复制的，能提供不同级别的身份验证，还可用于防伪技术。

研究人员指出，用这些像素编码超过两套信息，让每个像素生成三幅或更多图像也是可能的，比如用不对称的圆形，可以产生两种以上的偏振—共振颜色。下一步，他们打算将这种技术推向商业化。

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