Ny e-papirteknologi fremskynder

Forskere ved University of Toronto i Ontario har øget hastigheden af ​​deres nye farveskiftende materiale tidoblet. Materialet, der bruger fotoniske krystaller, reflekterer lyst, intenst lys af enhver farve fra rød til blå, og skifter farve baseret på den spænding, der påføres det. Teknologien kunne muliggøre lysere, fleksible farveskærme til elektroniske læsere og reklametavler.

Vælg en farve: Et nyt materiale fremstillet af fotoniske krystaller ændrer farve, når forskellige spændinger påføres det.

For at få farveændringer, der går på tværs fra UV hele vejen til nær infrarød - det er det eneste materiale på planeten, der kan gøre det, siger kemiprofessor Geoffrey Ozin , der ledede det nye arbejde. Alt, hvad jeg gør her, er med et materiale, der justerer spændingen.

Læseenheder som Amazon Kindle, Sony Reader og Plastic Logics nye læser bruger et sort-hvidt e-papir fra Bostons E blæk . E-papir reflekterer lys i stedet for at udsende det, hvilket gør det mindre strømkrævende og lettere at læse i stærkt sollys. Skærme, der bruger en farveversion af E Inks teknologi, forventes at nå markedet i løbet af de næste par år, men deres pixels vil blive opdelt i tre subpixels med røde, grønne og blå filtre. Lys fra subpixelerne blandes i forskellige intensiteter for at producere forskellige farver. Det betyder, at du kun har en tredjedel af [pixel]-området, der viser rødt, siger Jacques Angele, medstifter af det franske e-papirfirma Nemoptisk . Så du reducerer lysstyrken med en faktor ikke langt fra tre.

Den vigtigste fordel ved den nye teknologi er, at den fotoniske krystal, der gør hver pixel, kan indstilles til at udsende forskellige farver. I princippet skulle de kunne få en god lysstyrke mere lig trykt papir, sammenlignet med den nuværende e-papirteknologi, siger Angele. Ved at øge hastigheden, hvormed materialet skifter farve, flyttes det et skridt tættere på praktiske anvendelser.

Toronto-forskerne rapporterede den nye version af materialet på et online anvendt kemi papir. Udover at skifte farve hurtigere, dækker materialet også et meget bredere farvespektrum.

Opalux , den Toronto-baserede startup, der kommercialiserer teknologien, bruger allerede det nye materiale til at lave farveskiftende skærme. Displayet er i øjeblikket lavet på glas, men kan nemt laves på fleksible underlag, siger Andre Arsenault, medforfatter af papiret og medstifter af Opalux.

En fotonisk krystal er enhver nanostruktur med et regulært mønster, der påvirker fotonernes bevægelse. Ved at ændre strukturen lidt, kan du ændre farven på lyset, som krystallen reflekterer. Tidligere lavede de canadiske forskere fotoniske krystaller ved hjælp af stakke af hundredvis af silica nanosfærer indlejret i en polymer. De lagde disse stakke sammen med en elektrolyt - et materiale, der leder ioner - mellem to gennemsigtige elektroder belagt på glas. Når forskellige spændinger påføres, går elektrolytten ind og ud af polymeren, som svulmer og krymper, hvilket ændrer afstanden mellem nanosfærerne. Dette ændrer bølgelængden af ​​det reflekterede lys.

Den afgørende ændring i det nye materiale er, at det ikke indeholder silica. Forskerne opløser silica nanosfærerne ved hjælp af en syreopløsning. Dette efterlader en porøs, weblignende polymerstruktur, som nu fungerer som den fotoniske krystal. Forskerne fylder porerne med elektrolyt og klemmer materialet mellem elektroderne.

Elektrolytten er nu i direkte kontakt med en meget større del af polymerens overfladeareal, så den går hurtigere og mere jævnt ind og ud af polymeren, hvilket fremskynder farveændringen og øger det mulige udvalg af farver. Når den aktive polymer er fyldt med silicakugler, er der ingen ledig plads til [elektrolyt] til at gå ind og ud, siger Arsenault. Så for at komme til bunden af ​​strukturen, [skal den] diffundere fra toppen og hele vejen ned, hvilket kan være en lang vej at gå.

Det nye materiale har indhentet hastigheden på E Inks display. De fotoniske krystalpixel kan skifte farve på omkring en tiendedel af et sekund, ifølge Arsenault. Derimod, siger Angele, tager E Inks pixels omkring en femtedel af et sekund. (Men Angele tilføjer, at Nemoptics skærme - som bruger et materiale kaldet nematiske flydende krystaller - skifter farve på en hundrededel af et sekund.)

Angele siger, at en ulempe ved den fotoniske krystaltilgang kunne være, at den afhænger af strømmen af ​​elektrolyt som reaktion på elektricitet. Denne elektrokemiske cyklus ligner den, der bruges i genopladelige batterier. Så det kan stå over for de samme problemer med genopladelige batterier, hvor effektiviteten falder efter nok cyklusser, siger Angele. For at skabe en praktisk skærm skal Toronto-forskerne sikre sig, at enheden kan tåle tusindvis af cyklusser. Præcis at kontrollere mængden af ​​elektrolyt, der infunderer polymeren for at få en bestemt farve, kan også være en udfordring, tilføjer Angele.

Der er andre forhindringer at overvinde. Pixels skifter let fra farver med kortere bølgelængde til længere - fra blå til grøn til rød - men det er langsommere at skifte farve i den modsatte retning. Pixels skal også have mere farvekontrast. Forskerne håber at gøre materialet bedre ved at tilføje nanopartikler til polymeren.

skjule