ナノスケール材料：印刷可能なメタ集合によって可能になる相乗的彩色

生物系は、ナノスケールの構成要素とマイクロスケールの形態学的階層の相乗効果を通して多機能性を実現しており、このようなマルチスケール構造は、メタマテリアルに組み込むと有利になると考えられる。しかし、大半の人工光学系は単一スケールでしか作製できず、限られたスケーラビリティー、不適当な調整可能性、単調な機能性といった課題に直面している。今回我々は、連続的なロール・ツー・ロール（R2R）製造技術を通して階層的なマルチスケール光学アーキテクチャーの作製を可能にする、印刷可能なメタ集合戦略を提示する。このメタ集合は、ポリジメチルシロキサン（PDMS）マトリックスに周期的に埋め込まれた低コストのポリスチレン（PS）ナノ粒子からなり、誘導波と反射波の分散と干渉の精密な統合を可能にするナノ格子ベースのマイクロ凹型光学インターフェースを形成する。光学的結合によって、別個の相乗的彩色が調べられ、高い設計性と調整可能性で実験的に実現された。スケーラビリティーの制約を克服することで、単一ピクセルごとのカスタマイズが可能なメートルスケールのメタ集合印刷物を、ナノスケールの構成要素から、7桁に及ぶ長さ範囲にわたって速やかに作製できた。この鮮やかな印刷物は、制御された色分解能と色統合性能に加えて、環境的安定性を備えており、環境に優しい彩色、インテリジェントディスプレイ、情報セキュリティーへの可能性を示している。今回の成果によって、マルチスケールフォトニクス研究を利用した、生物に着想を得たメタマテリアル構築のための汎用的な方法がもたらされる。

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