▣ 두꺼운 나비와 공작 털 등 많은 동물들은 빛을 조정하는 색소와 나노 크기 구조로부터 아름다운 색깔을 얻는다.

사실, 색소가 아니라 간섭의 결과인 이 구조적인 색은 자연계 내 폭넓게 사용되고 있다. 이 적당한 주기성을 가지고 결정 구조 사이에 입사되었을 때, 어떤 색은 반사된다. 자연계 내 이 결과는 구조적인 색깔, 즉 물질의 화학적 성분 조절없이. 화학적인 염료들의 사용 없이 표면 구조의 사용을 적용하는 수많은 방법들을 개발하는데 도움을 주고 있다.

연구원들이 만들어낸 이 광결정과 구조적인 색은 백라이트 필요없이 연속적으로 색반응을 얻을 수 있기 때문에 반사 디스플레이와 드로잉 소자를 개발하는데 흥미로운 방법을 제시하고 있다.


구조적인 색은 부가적인 조사 전력 없이 태양광과 같은 강한 세기 빛의 환경에서 분명한 색깔들을 제공할 수 있기 때문에 새로운 디스플레이 기술과 쓰기 기판들에 잘 맞다.


코넬 대학 데이비드 에릭슨의 집적화 마이크로 및 나노유체 시스템 연구실 대학원생 필규 강은 LCD와 LED 같은 디스플레이 기술들은 이런 반사 환경에서 색들을 실제적으로 투사하기 위한 전력이 필요하고 성능 저하 문제가 발생한다고 말한다.

예를 들어, 이를 확인한 연구원들은 전기, 자기 엑츄에이션 방법들을 이용하여 광결정 같은 기판들의 반사없는 색들을 확실하고 공간적으로 조절하기 위한 수많은 기술들을 개발했다. 색 변화를 구동하기 위한 외부장의 적용은 빠르고 훌륭한 다이내믹 영역을 제공할 수 있지만, 이 장을 공간적으로 조절하기 위한 하나의 임베디드 방법인 외부 전력이 필요하고 기판들에 쓰기에 직접적으로 적당하지 않다.


에릭슨 연구그룹에 의한 새로운 연구에서 코넬 연구팀은 투명 이미징 오일들을 이용하여 콜로이드 광결정(CPC) 기판들 상에 다중 색 이미지들을 그리는 전기 전력없는 투입 기술을 실현했다. 이 결과는 "High Resolution Reversible Color Images on Photonic Crystal Substrates"이라는 제목으로 랑뮤어 지 온라인 판에 최근 게재되었다.


이 새로운 기술은 새로운 플랙서블, 긁을 수 있는 그리기 기판들과 저전력 반사 디스플레이 기술의 개발에 응용될 수 있을 것이다.


연구팀의 연구 방법은 자기 조립된 포토닉 결정 기판들 상에 투명한 잉크들을 사용하여 지울 수 있고, 고해상도 컬러 이미지들의 제조를 가능하게 한다. 잉크젯 프린트를 이용하여 연구팀은 반사된 색상을 바꾸고 국부적으로 결정을 증가시키도록 실리콘 오일의 미세 방울들이 결정들로 스며들게 하는 능력을 보인다.

연구팀은 더 큰 적색 쉬프트들을 양보하면서 더 깊게 관통할 수 있는 더 가벼운 오일들로 서로 다른 분자 무게들의 오일들로부터 200μm 해상도까지 다중 색상 이미지들을 얻었다. 이미지들을 지우는 것은 원래 상태로 기판을 되돌리는 이미지를 분해하는 낮은증기압을 부가함으로써 간단히 행해진다.


기판은 원래 이미지의 흔적없이 원래 색상으로 되돌아온다. 지우는 과정은 지우는 오일이 적용된 후 10초 내에 실행된다. 연구팀은 원래 기판의 변질없이 혹은 재생산된 이미지들의 질저하 없이 30배 이상으로 이 과정을 반복할 수 있었다.

연구팀의 CPC 기판은 만약 PDMS 매트릭스에서 포토틱 결정 구조가 스크래치와 같은 물리적으로 소상되지 않는다면, 쓰기와 지우기 사이클에서 불량없이 재사용될 수 있다. 쓰기 가능한 디스플레이로서 잠재적인 응용들을 위해 CPC 맨위에 쓰기 가능한 부가 PDMS층으로서 기판은 더 큰 강도를 제공할 수 있다. 그러나, 이는 오일들을 위해 확산시간을 증가시킬 수 있고, 부가 확산 거리 때문에 이미지의 질이 약간 저하될 수 있다.


연구팀은 테스트 프린트들에서 5×7 cm2의 큰 기판 영역들을 위해 디스플레이에서 가장 중요한 균일성을 설명했다. 상업적인 응용들을 위하여 그래도 더 큰 영역이 더 선호된다.


연구팀은 연구팀의 연구에서 보여진 자기 조립 방법이 콜로이드 포토닉 결정 기판들의 제조 방법을 위한 가장 간단한 접근법이라고 지적한다.
그러나, 이 자기 조립 기술은 고속 제조와 대면적 균일성의 면에서 실제 응용들을 위한 효과적인 방법이 아니다. 스프레이 코팅, 딥 코팅, 와이어 와운드 로드 코팅과 같은 다른 제조 기술들은 이미 상업제품들에서 개발되고 있다. 이러한 방법들도 연구팀의 CPC 기판들을 위한 제조 공정을 잠재적으로 향상시킬 것이다.


<광결정 테블릿을 위한 유망한 기술 응용>


<프린트된 이미지들의 빠른 지우기와 재사용>

실리콘 오일로 패턴들을 지움으로써 기판의 재사용을 설명하는 이미지들의 순차. (a) 이미지는 CPC 기판들에 이동되었다. (b) 지우는 오일이 적용된 몇 초 후, 기판은 오일이 결정내로 확산하는 것처럼 적색으로 변한다. (c) 증발 후에 클로이드 포토닉 결정들의 기판은 전의 이미지의 흔적없이 원래 색깔로 되돌아 온다.

URL : http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=22290.php


<출처> NDSL, 2011-08-08

Posted by TopARA

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