三つ

Sep 01, 2023

KERI の Jaeyeon Pyo 博士のチームは、回折格子のナノスケール 3D プリンティングを通じて構造色をプリンティングする方法を開発し、ACS Nano の表紙記事に選ばれました

国家科学技術研究評議会

画像：ジェヨン・ピョ博士（右）を含むKERIの研究チームは、先進ディスプレイ用の回折格子を製造するためのナノスケール3Dプリンティング技術を開発したもっと見る

クレジット: 韓国電気技術研究院

カメレオンの肌の色やクジャクの美しい羽の色が変化する物理現象を、透明ディスプレイやARデバイスに応用できる世界初の3Dプリンティング技術を開発した。

KERIのジェヨン・ピョ博士のチームは、「ナノスケール3Dプリンティング技術」に基づいて、光の経路を正確に制御できる3次元回折格子の実現に成功した。 自然界に存在する構造色の原理を高度なディスプレイ技術に利用できる新しい技術です。

光が波長レベル（髪の毛の太さの1/100～1/1000）で微細構造に当たると、回折*して経路が変わります。 微細構造が反射性を持つ場合、特定の波長の光が回折により強い反射を受け、その結果、「構造色」として知られる独特の色が生じます。 たとえば、自然界では、カメレオンの肌の色は複数の色素の混合から生まれるわけではありません。 むしろ、それは構造色の生成につながる微細構造の変化から現れます。 同様に、クジャクの羽に見られる美しい色は、内部の微細構造の特殊な配置によるものです。 ※ 回折：光が障害物に当たると、光が曲がったり、穴（隙間）を通して大きく広がったりする現象。

KERIの成果は、構造色を精密に制御できる「回折格子」をナノスケール3Dプリンティング技術で実現したことだ。 回折格子は、光の回折を制御するために規則的に配置された微細構造を持つデバイスです。 光が当たると、光は波長に応じてさまざまな経路で反射され、特定の構造色またはスペクトルが生成されます。 つまり、光を精密に制御し、染料を使わずに鮮やかな発色を可能にする3Dプリント技術です。

人間の髪の毛の太さのわずか1/1000の波長の光の回折を制御するには、非常に微細な回折格子が必要です。 世界最高のナノスケール3Dプリンティング技術を持つKERIは、「ラテラルプリンティング」と呼ばれる新しいアプローチで高密度のナノワイヤー回折格子を印刷することに成功した。これは、3D プリント ノズルを縫うように動かして橋の形状をプリントすることで行われます(﹇)。

実証された回折格子は、さまざまな高度なディスプレイ用途での使用が期待されます。 回折格子自体の透明性に着目し、スマートウインドウやミラー、自動車のヘッドアップディスプレイなど、将来のさまざまな透明ディスプレイへの応用が可能です。 この技術は、すでに回折格子を主要なコンポーネントとして利用している AR デバイスにも多くの応用例があります。 さらに、回折格子はその変形に応じて異なる色を発するように設計できるため、この技術は変形検出が必要な機械工学や生物医学の用途に使用でき、回折格子自体もさまざまな光物理学の研究に使用できます。

KERIのジェヨン・ピョ博士は、これは「基板の材質や形状に制約を受けることなく、所望の構造色を所望の位置に正確に実装する世界初の3Dプリンティング技術」であると述べた。 同氏は、この技術により、ディスプレイデバイスの定型的な「フォームファクター」の制限を克服し、形状の多様化をもたらすことができると付け加えた。