Až na hranici fyzikálních možností
dovedli tisk singapurští
vědci. Zatím nejdokonalejší
tisk na světě vznikl v singapurském
institutu IMRE bez použití
inkoustu a barev. Kdyby byl ještě o trochu
jemnější, byl by výrazně menší než
vlnová délka viditelného světla a nedalo
by se na něj zaostřit.
Nový postup popsali vědci v časopise
Nature Nanotechnology, hlavním
autorem studie je Joel Jang.
Rekordní obrázek tvoří pokovená skleněná
deska pokrytá mikroskopickými válcovitými
výčnělky o různých velikostech.
Výčnělky mají od 30 do 120 nanometrů
(miliardtin metru). Stejně malé
jsou i rozestupy mezi nimi. Jedna kostička
se čtyřmi nebo devíti výčnělky
představuje jeden pixel (tj. rozlišitelný
bod). Jeho barvu určují pouze rozměry
a vzájemná vzdálenost výčnělků.
Princip není nový. Faktu, že malé
částečky kovu dávají materiálu zajímavé
světelné vlastnosti, využívali už
staří skláři. Vznikala tak například barevná
skla ve vitrážích katedrál.
Je to dáno tím, že v některých materiálech,
třeba stříbře nebo zlatě, jsou
elektrony velmi pohyblivé. I po tak
drobné události, jako je dopad fotonu,
vzniknou na povrchu „vlny“ vyvolané
reakcí elektronů (tzv. povrchové plazmony).
Co přesně se stane, záleží na tom, jak
daleko vlna může putovat. S použitím
hudební analogie si můžeme drobné
částečky (v našem případě kovové výčnělky
na povrchu „tisku“) představit
jako struny. Jejich velikost přitom určí,
na fotony jaké vlnové délky (tedy i barvy)
jsou naladěny. Částice jednoho rozměru
„zahrají“ zeleně, jiné červeně atd.
Na rozdíl od starých sklářů vytváří
dnes vědci nejen barevné plochy, ale
díky přesnému opracování v mikroskopických
rozměrech dodává jednomu
kovovému povrchu celou škálu
barev. Tak přesné opracování by ještě
nedávno nebylo možné. A ani dnes to
nejde bez dobrého laboratorního vybavení
a dostatečných zkušeností.
Už by ale bylo možné vytvořit „tisk“
ještě o něco menších rozměrů. Ale to
by pro tento účel postrádalo smysl.
Optický obraz má totiž své limity: pod
jistou hranici od sebe dva předměty
jednoduše nepoznáte, budou splývat.
Stane se to ve chvíli, kdy vzdálenost
mezi nimi je menší než polovina vlnové
délky použitého světla.
Menší pixely než ty použité v obrázku
Lenna se už nevyplácí vytvářet,
i když je to technologicky možné. Jak
ukazuje tento snímek, pokud jsou jednotlivé
body příliš blízko u sebe, pod
optickým mikroskopem (vlevo) už je
nelze přesně rozlišit.
Člověkem viditelné barvy mají vlnovou
délku v poměrně širokém rozmezí
kolem 500 nanometrů. Viditelné
světlo tak "nezobrazí" předměty, které
si jsou blíže než polovina této vzdálenosti,
tj. 250 nanometrů. Právě to
je tedy rozměr pixelu singapurských
vědců. Na menší by se nikdy nedalo
zaostřit. Samozřejmě, do budoucna
se to může změnit, protože už dnes se
pracuje na různých metodách, jak tento
tzv. difrakční limit překročit.
Z pohledu neozbrojeného lidského
oka už není důvod ke zmenšování.
Ani lidé s velmi ostrým zrakem neuvidí
předměty větší než zhruba několika
desítek mikrometrů. To je rozměr
celého obrázku, o němž zde píšeme.
Ten měřil 50 × 50 mikrometrů. Nový
tisk má jednotlivé barevné body zhruba
stokrát menší.
Taková přesnost pro běžný tisk vůbec
není zapotřebí, ale mohla by najít
uplatnění např. tisku cenin. Zajímavé
by mohlo být i využití u barevných
filtrů nebo velmi trvanlivého datového
média.
Potíž je zatím v tom, že v takto malých
rozměrech se nic nevyrábí jednoduše,
a tedy ani levně. Skleněná destička
i výčnělky musí být vyrobeny
s ohromnou přesností. Výhodou zase
je, že stačí připravit jen jeden vzor,
podle kterého by pak mělo být možné
odlévat celé série obrázků.
Že výroba podobnou technologií
(k opracování desky se používá tzv.
elektronová litografie) může být ekonomicky
úspěšná, dokazuje mimo
ji i příklad české firmy Optaglio. Ta
ji využívá k výrobě hologramů třeba
právě pro ochranu cenin.
Josef Janků
