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日本使用金纳米粒子确立彩色标记技术

来源:(张烨译) 日期:2004-09-14 加入收藏
日本埼玉大学研究生院理工学院生产环境科学副教授池野顺一领导的研究小组,日前利用金纳米粒子根据直径大小而发出红、蓝、金等各种颜色的性质,确立了通过Nd:YAG(钕•钇•铝•石榴石)类激光照射而发出不同颜色的标记技术。利用激光照射写入文字和记号的标记技术目前虽已得到广泛应用,但彩色标记尚属全世界首次。

  基于激光照射的单色(主要是黑色)标记技术目前已经广泛应用于罐装食品保质期限标记、各种条形码的写入,电脑键盘键名文字制作等领域。绝大多数都是利用Nd:YAG类激光进行表面氧化、表面碳化、去除表面层、在内部形成微小裂纹等手段写入的。

  希望利用激光照射而实现可发出各种颜色的彩色标记技术的池野副教授重点研究了金纳米粒子因其大小不同而发出各不相同的颜色。作为金纳米粒子,直径为10nm时会发出红色,直径为75nm和100nm时会分别发出黑色和金色。在10nm到75nm之间时则发出蓝色。由此推断,由于金粒子表面的表面等离子体会与可见光发生吸收和反射等相互作用,因此就会根据不同的直径而发出不同的颜色。

  为了生产能够发出所需颜色的金纳米粒子,要先在玻璃表面涂上含有金胶体粒子的溶液,然后通过干燥形成厚约30μm的涂层。向其表面照射Nd:YAG类激光,通过蒸发去除金胶体粒子附近的介质,从而留下金纳米粒子。利用不同的激光照射条件,金纳米粒子先发生凝聚再进行熔化,就能形成大直径的金粒子。通过控制金纳米粒子的直径,就能得到想要的颜色。

  作为Nd:YAG类激光,池野副教授领导的这个研究小组准确地利用YVO4(钇•钒•氧)化合物取代了YAG。激光功率为1.28~1.96W,激光波长为1064nm或532nm,激光扫描速度为2.5~30mm/s。利用快门和检流计镜(Galvanometer Mirror)控制照射位置。在检流计镜顶端配置了使用fθ透镜(能够在某个范围内在直线上持续对激光进行聚焦)的光学系统,通过扫描激光进行写入。

  基于激光照射的彩色标记技术预计将会用于汽车车身表面的标印以及在手表表盘上进行原创设计等广泛的用途。有望大量产生诸如自身独特设计等可满足个人定制需求的用途。

  关于该技术,按计划将在2004年9月28日于东京都千代田区东京国际论坛会议大厦举办的为期3天的“日本创新2004(Innovation Japan 2004)”展览会上发表。

 

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