Nanopartikel-Tinte produziert leuchtende Hologramme mit einfachem Tintenstrahldrucker
Forscher der ITMO-Universität enthüllten einen neuen Ansatz für den Druck von Lumineszenzstrukturen basierend auf Nanopartikel-Tinte. Die einzigartigen optischen Eigenschaften der Tinte wurden mit Hilfe von Europium-dotiertem Zirkonoxid erreicht. Partikel dieses Materials erwiesen sich als nützlich für die Herstellung von leuchtenden holographischen Beschichtungen mit hohem Schutzgrad. Wichtig ist, dass der entwickelte Ansatz die Herstellung von kundenspezifischen Hologrammen mittels eines einfachen Inkjet-Druckers ermöglicht.
Tintenstrahldruck mit funktionalen Nanopartikeln hat in den letzten Jahren stark Fuss gefasst. Aufgrund einer Reihe von Vorteilen - mangelnde Toxizität, hoher Brechungsindex und hohe Quantenausbeute - finden lumineszierende Nanopartikel mehr Anwendungen in den Bereichen Photonik, Theranostik und Bioimaging. Sie werden verwendet, um Biosensoren zu produzieren, Krebszellen zu visualisieren und in der Sicherheitsdrucktechnologie. Um jedoch im Labor hergestellte Lösungen in grösserem Massstab umzusetzen, müssen eine Reihe von Schritten unternommen werden, um eine ordnungsgemässe Funktionalität und Stabilität bei der Langzeitlagerung von Hologrammen zu gewährleisten.
Die neue Tinte, die von den Wissenschaftlern der ITMO Universität entwickelt wurde, besitzt Eigenschaften, die genau diese Probleme lösen sollen. In einer Reihe von Experimenten wurde das Material zum Bedrucken von Monolagen aus lumineszierend geschützten Hologrammen und Anti-Fälschungs-Objekten mit hoher Stabilität und Haltbarkeit verwendet.
"Europium-dotiertes Zirkoniumdioxid ist ein Material, das seit Jahrzehnten von Forschern auf der ganzen Welt untersucht und genutzt wird. Allerdings ist unsere Forschung neuartig, da es das Material zum Schutz der Oberfläche von Regenbogenhologrammen nutzt, um bestimmte Merkmale des Materials zu erreichen. Insbesondere müssen die in der Tinte enthaltenen Nanopartikel grössenmässig nahezu identisch sein. Strenge Anforderungen werden auch durch rheologische Parameter, die die Viskosität des Materials bestimmen, auferlegt - ansonsten ist die Tinte möglicherweise nicht geeignet für den Tintenstrahldruck. Unser Ziel war es, ein Material zu verwandeln, das anfänglich in einem Reagenzglas zu einem stabilen Kolloid synthetisiert wurde, welches später gedruckt und auf jede Oberfläche aufgetragen werden konnte. Unsere Studie beschreibt den genauen Prozess der Erstellung solcher funktionellen Tinte", kommentiert Alexandr Vinogradov, Co-Autor der Forschung und Leiter des ITMO University Biochemistry Cluster.
Dies ist bei weitem nicht die erste Erforschung des Tintenstrahldrucks von lumineszierenden optischen Nanostrukturen, die an der ITMO University durchgeführt wurde. Die Studie baut auf früheren Arbeiten auf, die als Teil eines grösseren Projekts durchgeführt werden, das von der Russischen Wissenschaftsstiftung finanziert wird.
Wissenschaftler entwickelten schon früher die weltweit erste Methode, um holographische Bilder mit einem Tintenstrahldrucker zu drucken. Damals benutzte das Team Tinte basierend auf Titandioxid. Eine der vielversprechendsten Anwendungen für die neue Tinte ist im Bereich des Sicherheitsdrucks - wie die polygraphische Herstellung von Rechnungen, Anleihen und Dokumenten. Im Gegensatz zu bestehenden Technologien ermöglicht die neue Methode die Erstellung unterschiedlicher individueller Hologramme im industriellen Massstab, z. B. ein bestimmtes Muster oder eine Zahlenfolge auf einem Dokument, das Schutz benötigt.
Die Autoren bemerken, dass das Produkt für die praktische Anwendung bereit ist. Die Tinte ist mit den derzeit vorhandenen Druckkopftypen kompatibel und kann mit vorhandenen Fertigungsmöglichkeiten verwendet werden.
Quelle: Innovationsgesellschaft / Nanowerk News
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