L’impression tridimensionnelle permet un contrôle précis de la lumière pour la coloration structurelle

Newswise — La première technologie d’impression 3D au monde pouvant être utilisée dans des écrans transparents et des appareils AR a été développée, qui met en œuvre le phénomène physique de la couleur changeante de la peau du caméléon ou de la belle couleur de la plume du paon.

L’équipe du Dr Jaeyeon Pyo à KÉRI a réussi à réaliser un réseau de diffraction tridimensionnel capable de contrôler avec précision le trajet de la lumière grâce à la « technologie d’impression 3D à l’échelle nanométrique ». Il s’agit d’une nouvelle technologie qui peut utiliser le principe de la couleur structurelle observé dans la nature pour une technologie d’affichage avancée.

Lorsque la lumière rencontre une microstructure au niveau de la longueur d’onde (1/100 à 1/1000 de l’épaisseur d’un cheveu humain), elle diffracte^* et change de trajectoire. Dans les cas où la microstructure possède une réularité, des longueurs d’onde spécifiques de la lumière subissent une forte réflexion due à la diffraction, ce qui donne des couleurs distinctes appelées «couleur structurelle». Par exemple, dans la nature, la couleur de la peau des caméléons ne résulte pas d’un mélange de plusieurs pigments ; il émerge plutôt de changements dans la microstructure, qui conduisent à la production de couleurs structurelles. De même, les belles couleurs des plumes de paon sont le résultat de l’agencement spécifique de leur microstructure interne.
^{* Diffraction : un phénomène dans lequel la lumière se plie ou se propage largement à travers un trou (espace) lorsqu’elle rencontre un obstacle.}

La réalisation de KERI est la réalisation d’un « réseau de diffraction », qui peut contrôler avec précision la couleur structurelle, avec la technologie d’impression 3D à l’échelle nanométrique. Un réseau de diffraction est un dispositif à microstructure disposée régulièrement dans le but de contrôler la diffraction de la lumière. Lorsque la lumière est dirigée dessus, la lumière est réfléchie dans différents chemins en fonction de la longueur d’onde, créant une couleur ou un spectre structurel spécifique. En d’autres termes, il s’agit d’une technologie d’impression 3D qui permet un contrôle précis de la lumière pour une coloration vive sans colorants.

Un réseau de diffraction très fin est nécessaire pour contrôler la diffraction de la lumière dont la longueur d’onde n’est que de 1/1000ème de l’épaisseur d’un cheveu humain. KERI, qui dispose de la meilleure technologie d’impression 3D à l’échelle nanométrique au monde, a réussi à imprimer des réseaux de diffraction à nanofils haute densité grâce à une nouvelle approche appelée « impression latérale ». Cela se fait en déplaçant la buse d’impression 3D comme si elle cousait pour imprimer la forme du pont (﹇).

Le réseau de diffraction démontré devrait être utilisé dans une variété d’applications d’affichage avancées. Notant la transparence du réseau de diffraction lui-même, il peut être utilisé dans une variété de futurs écrans transparents tels que les fenêtres intelligentes, les miroirs et les affichages tête haute dans les automobiles. Il existe également de nombreuses applications pour cette technologie dans les dispositifs AR qui utilisent déjà des réseaux de diffraction comme composant clé. De plus, les réseaux de diffraction peuvent être conçus pour émettre différentes couleurs en fonction de leur déformation, ce qui rend la technologie utilisable dans le génie mécanique et les applications biomédicales où la détection de déformation est requise, et le réseau de diffraction lui-même peut être utilisé dans une variété de recherches en physique optique.

Le Dr Jaeyeon Pyo de KERI a déclaré qu’il s’agissait de “la première technologie d’impression 3D au monde qui implémente avec précision la couleur structurelle souhaitée à l’emplacement souhaité sans restrictions sur le matériau ou la forme du substrat”. Il a ajouté que cette technologie sera en mesure de surmonter les limitations du « facteur de forme » des dispositifs d’affichage et d’apporter une diversification des formes.

La recherche a été reconnue pour son excellence et publié comme article de couverture dans ACS Nano, une revue SCI de premier plan en science des matériaux publiée par l’American Chemical Society. Le JCR Impact Factor, qui mesure l’impact d’une revue, est de 17.100, la plaçant dans le top 5,7% de son domaine.

KERI, qui a terminé la demande de brevet de la technologie originale, s’attend à ce que cette réalisation reçoive beaucoup d’attention de la part des entreprises liées à l’affichage et prévoit de promouvoir le transfert de technologie en identifiant les entreprises qui ont besoin de cette technologie.

Pendant ce temps, KERI est un institut de recherche financé par le gouvernement sous l’égide du Conseil national de la recherche scientifique et technologique du ministère des Sciences et des TIC. Cette recherche a été développée dans le cadre du projet de base de KERI, “Développement de la technologie d’impression 4D pour les dispositifs intégrés de circuit/boîtier”. Le Dr Jaeyeon Pyo est également professeur associé adjoint à l’Université des sciences et de la technologie (UST).