Lepší už to nebude. Singapurští vědci vytvořili nepřekonatelný tisk

aktualizováno 
Singapurští vědci dovedli tisk až na hranici fyzikálních možností. Kdyby byl jejich obrázek jen o trochu drobnější, byl by pro běžné světlo příliš malý.

Zvětšenina snímku s rozlišením na hranici fyzikálních možností. Celý měl ve skutečnosti velikost jenom 50 × 50 mikrometrů. Žena na snímku není známá nikoho z výzkumníků. Obrázek s názvem "Lenna" je výřez z fotografie modelky Leny Söderbergové v časopisu Playboy z listopadu 1972. Dnes se tento snímek běžně používá ke kontrole kvality tisku či při testech počítačového zpracování obrazu.

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, tedy vlastně neviditelný. Nepomohlo by ani sebedelší ostření sebelepším optickým mikroskopem.

Nový postup vědci popsali v časopise Nature Nanotechnology (přístup jen pro předplatitele). Hlavním autorem studie je Joel Jang.

O výčnělcích a barvách

Vlastně jde spíše o rytinu než o tisk. Rekordní obrázek tvoří pokovená skleněná deska pokrytá mikroskopickými válcovitými výčnělky o různých velikostech.

Rekordní

Rekordní "tisk" ve schematickém průřezu. Dole (modrá vrstva) je skleněná podložka. Na ní stojí tyčinky také ze sloučeniny křemíku. Na celý povrch se pak nanáší ještě dvě kovové vrstvy, které zajišťují odraz světla a vhodné optické vlastnosti.

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.

Fakt, že malé částečky kovu dodávají materiálu zajímavé světelné vlastnosti, je známý už dlouho. Stejného jevu využívali už staří skláři. Tak vznikala 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 kokové výčnělky na povrchu "tisku") představit jako struny. Jejich velikost přitom určí, na fotony jaké vlnové délky (tedy i barvy) jsou naladěny.

Kolik to je DPI?

Kvalitní tisk singapurských vědců je samozřejmě podstatně kvalitnější, než většina nás v běžném životě potřebuje. Při tisku obrázku jen málokdy využijete rozlišení nad 300 DPI. Údaj DPI říká, kolik pixelů, tedy obrazových bodů, se vejde do délky jednoho palce, tj. 2,54 centimetru.

U novin stačí kvalita jen přes 200 DPI. Dostat se můžete až na zhruba 10 000 DPI, ale výsledný obrázek v tom případě bude nejspíše černobílý. Nový postup už ukázal, že dokáže vytvořit rozlišení 100 000 DPI.

Částice jednoho rozměru "zahrají" zeleně, jiné červeně atd. Podrobnější vysvětlení tohoto jevu si můžete přečíst například v blogu Milana Petříčka.

Na hranici možností

Starý princip přenesl Jang se svým týmem do nové doby. Na rozdíl od starých sklářů vytváří 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 zkušenosti.

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 u nevyplácí vytvářet, i když je

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 od sebe 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.

Ani v tomto rozměru ovšem jednotlivé body pouhým okem neoceníme. Ani lidé s velmi ostrým zrakem neuvidí předměty větší než zhruba několika desítek mikrometrů. To je zhruba rozměr celého obrázku, o němž zde píšeme. Ten měřil 50 × 50 mikrometrů. Nový tisk má jednotlivé barevné body zhruba stokrát menší.

Nic pro amatéry

Noviny se tímto způsobem asi nikdy tisknout nebudou, ale technologie může najít svoje využití. Sami autoři jsou optimisté. Podali si patentovou přihlášku, která není zadarmo, a doufají, že se uchytí, například při tisku cenin. Zajímavé by mohlo být i využití u barevných filtrů nebo velmi trvanlivého datového média.

Pokud singapurští vědci (nebo kupec patentu) zkusí to druhé, stanou se dost možná přímými konkurenty Čechů. Právě u nás už totiž probíhá výroba trvanlivých DVD, která na rozdíl od těch běžných nejsou z organického materiálu (více v našem článku o výrobě "160letých" disků).

Potíž je, 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.

Témata: DVD, Playboy

Nejčtenější

Alza to zase zkouší. Zákazníkům do košíku „tajně“ přihodí nechtěné věci

Stačí chvilka nepozornosti a obchod vám do košíku přidá něco, co jste si...

Před odesláním objednávky v e-shopu si dobře zkontrolujte obsah košíku. Je možné, že vám tam bez vašeho vědomí něco...

Alza dostala pokutu za přidávání zboží do košíku. A není jediná

Česká obchodní inspekce pravomocně rozhodla o udělení pokuty pro společnost...

Společnost Alza.cz bude muset zaplatit 150 tisíc korun za to, že zákazníkům přidávala do košíku zboží, na které sami...

Známe tvář mrtvé dívky z obleženého Tábora. Kdy zemřela, napověděla mince

Zrekonstruovaná podoba dívky (18 až 19 let) nalezené ve společném hrobě v...

Téměř 400 let ležela v zapomenutém společném hrobě, než její pozůstatky při stavbě rodinného bazénu náhodou objevili. V...

Vyzkoušeli jsme nejlepší způsob, jak sledovat televizi. Poradíme i vám

Test set-top-boxů pro televizi přes internet

Nezajímá vás kdy pořad jde, ani kolik je v něm reklam. Pustíte si jej kdykoli během i po odvysílání a reklamní bloky...

Poslechněte si vítr na Marsu. Je to první nahrávka zvuku z této planety

Jak zni vitr na Marsu

Sonda InSight, která na konci listopadu přistála na Marsu, poslala vůbec první nahrávku zvuku z této planety.

Další z rubriky

Co není ze zvířete, není maso. Dobytkáři se bojí konkurence ze zkumavky

Maso ze zkumavky (ilustrační foto)

Maso z laboratoře ještě na trhu není. Ale tento okamžik se zřejmě blíží, a tak se na něj odpůrci i zastánci této...

Čínský vědec, který geneticky upravil lidská embrya, je v domácím vězení

Profesor Che Ťien-kchuej, který údajně změnil genetickou informaci nenarozených...

Čínský vědec Che Ťien-kchuej , který údajně vytvořil první světově geneticky upravené děti, je v domácím vězení na své...

Okřídlení géniové. Vrány si při pokusu zvládly vyrobit složené nástroje

Vrány se ukazují jako stále chytřejší a chytřejší.

Nový experiment naznačuje, že bychom měli přehodnotit rčení chytrý jako liška na chytrý jako vrána. Skupina...

Najdete na iDNES.cz