Kryształy fotoniczne nadzieja na nowy, a zarazem przyjazny środowisku materiał do licznych i przyszłościowych zastosowań w papiernictwie i poligrafii

• Autorzy: Podsiadło Halina , Zwierzchaczewska Magdalena

Identyfikatory

DOI

10.15199/54.2019.8.1

Warianty tytułu

EN

Photonic crystals as a new environmentally friendly material for future applications in papermaking and printing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kryształy fotoniczne wykazują wiele właściwości, nad którymi prowadzone są liczne badania. Dzięki nim możliwe jest świadome sterowanie transmisja światła, a tym samym przemyślana kolorystyka, ponieważ nie jest ona tworzona przez mieszankę addytywna lub subtraktywna, lecz zmiany barw powstają w wyniku obecności fotonicznej przerwy wzbronionej w ich strukturze. Prowadzenie eksperymentów związanych z poznawaniem właściwości kryształów fotonicznych jest bardzo kosztowne. Nie było dotychczas możliwe uzyskanie warunków dla ich masowej produkcji. Można przypuszczać, ze struktura tych kryształów zapewnia nowe podejście do problemów świetlnych. W poligrafii sa używane jako rodzaj zabezpieczenia, ponieważ kryształy fotoniczne są wprowadzane do pigmentów farb drukarskich. Jednak rozważana jest również możliwość tworzenia papieru fotonicznego, który zastąpiłby dotychczasowe metody zadrukowania tradycyjnego papieru. W tym celu stosuje się metodę pęcznienia matrycy polimerowej. To rozwiązanie jest przyjazne dla środowiska, ponieważ aby uzyskać druk wielokolorowy wystarcza roztwory wodne o określonym pH.

EN

The photonic crystals exhibit many properties over which numerous studies are conducted. Thanks to them, it is possible to consciously control the transmission of light, and hence the thoughtful color scheme, because it is not created by an additive or subtractive mix, but the color changes result from the presence of a photonic band gap in their structure. Conducting experiments related to studying the properties of photonic crystals is very expensive. It has not yet been possible to obtain conditions for their mass production. It can be assumed that the structure of these crystals provides a new approach to light problems. In polygraphy they are used as a kind of security, because photonic crystals are introduced into printing ink pigments. However, it is also considered the possibility of creating photonic paper, which would replace the existing methods of printing traditional paper. For this purpose, the swelling method of the polymer matrix is u sed. This solution is environmentally friendly, because to obtain multi-color printing, water solutions with a certain pH will suffice.

Słowa kluczowe

PL

kryształ fotoniczny; szczelina pasma fotonicznego; współczynnik załamania światła; konfiguracja kryształów fotonicznych; atrament fotoniczny; papier fotoniczny

EN

photonic crystal; photonic band gap; refractive index; configuration of photonic crystals; photonic ink; photonic paper

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Papierniczy
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 8
• Strony: 510--516
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Podsiadło Halina

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Mechaniki i Poligrafii, Zakład Technologii Poligraficznych, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

autor

Zwierzchaczewska Magdalena

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji, Instytut Mechaniki i Poligrafii, Zakład Technologii Poligraficznych, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa

Bibliografia

• [1] Automatyczna identyfikacja obiektów w technologii RFID, wiedza: logistyka.net.pl, https://www.logistyka.net.pl/bank-wiedzy/logistyka/item/84512-automatyczna-identyfikacja-obiektow-w-technologii-rfid-automatyczna-identyfikacja-obiektow-technologia-rfid-zagroze-nia [data dostępu: 16 lutego 2018].
• [2] Bykov V.P. “Spontaneous Emission in a Periodic Structure”. Journal of Experimental and Theoretical Physics, t. 35, sierpień 1972, nr 2, http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/e_035_0-2_-0269.pdf [dostęp:13 lutego 2018].
• [3] Elektronolitografia, Polska Izba Gospodarcza Zaawansowanych Technologii, http://nano-technologia.iztech.pl/elektronolitografia [data dostępu: 18 lutego 2018].
• [4] Functional Nano-Ink – ETX, Nanobrick http://www.nanobrick.co.kr/_eng/i-ndex/0303.php?p-art_idx=1&goods_idx=33 [data dostępu: 25 lutego 2018].
• [5] Guo S., Albin S. “Numerical techniques for excitation and analysis of defect modes in photonic crystals”. Optic Express, t. 11, 5 maja 2003, nr 9.
• [6] Kryształ fotoniczny, Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN, (2018) https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/krysztalfotoniczny;392801-7.html [data dostępu: 15 lutego 2018].
• [7] Kryształy fotoniczne, Wydział Fizyki, Uniwersytet Mikołaja Kopernika, http://fizyka-.umk.pl/~bezet/pdf/Krysz_fot.pdf [data dostępu: 25 lutego 2018].
• [8] Lee Ch. “Making a photonic crystal with a couple of light beams” [online]. Arstechnica, 10 marca 2011, https://arstechnica.com/science/2011/10/-making-a-photonic-crystal-with-a-cou-ple-of-light-beams/ [data dostępu: 18 lutego 2018].
• [9] Liu D., Gao Y., Gao D., Han X. “Photonic band gaps in two-dimensional photonic crystals of core-shell-type dielectric nanorod heterostructures”. Optics Communications, t. 285, 1 kwietnia 2012, nr 7.
• [10] Mod, Encyklopedia PWN [online], Wydawnictwo Naukowe PWN, (2018) https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/mod;3942497.html [data dostępu: 15 lutego 2018].
• [11] Novotny L., Hecht B. “Principles of Nano-Optics”. Cambridge University Press, 2012, s. 368, ISBN: 9781107005464.
• [12] Opalux – Firma z siedziba w Toronto, zajmujaca sie tworzeniem technologii zabezpieczajacej druk, http://opalux.com/ [data dostępu: 16 lutego 2018].
• [13] Peters I., Bielawny A., Blasi B., Willeke G. 2010. “Photonic concepts for solar cells”. Nova Science Publisgers. ISBN: 978-1-60876-110-4.
• [14] Ramakrishna A.S., Grzegorczyk T.M. 2008. “Physics and Applications of Negative Refractive Index Materials”. Washington. ISBN:9780819473998.
• [15] Rysunek ukazujacy punktowy defekt kryształu, https://agordon75.files.w-ordpress.com/2-015/07/vacancy-021.png?w=446&h=329, [data dostępu 08 listopada 2018].
• [16] Szczepanski P. 2009. „Badania nad nowymi przyrzadami fotonicznymi na potrzeby systemów telekomunikacyjnych nowych generacji”.Instytut Łacznosci, Warszawa, grudzien 2009, nr 12300029.
• [17] Tarnowski K.L. 2007. „Analiza numeryczna rozkładu i propagacji pola elektro-magnetycznego w metamateriałach metoda FDTD”. Praca magisterska. Politechnika Wrocławska.
• [18] Teyssier L., Saenko S., Van der Marel D., Milinkovitch M. “Photonic crystals cause active colour change in chameleons”, nr 6368, 2015, https://www.nature.com/articles/ncomms7368 [data dostępu 10 października 2018].
• [19] The Future of Things, P-Ink Technology Under Development [online], 5 wrzesnia 2007, http://thefutureofthings.com/3195-p-ink-technology-und-erdevelopment/ [data dostępu: 16 lutego 2018].
• [20] Trawienie powierzchni, Technolutions-solutions for sci-tech, http://techno-lutions.pl/-pl/portfolio/trawienie-powlok/ [data dostępu: 18 lutego 2018].
• [21] Wionczyk M. 2008. „Wyznaczanie struktury fotonicznej wybranych kryształów fotonicznych przy uzyciu pakietu MPB”. Praca magisterska. Politechnika Wrocławska.
• [22] Xie Y., Meng Y., Wang. W. 2018. “Bistable and Reconfigurable Photonic Crystals – Electroactive Shape Memory Polymer Nanocomposite for Ink-Free Rewritable Paper”. Advanced Functional Materials, nr 1802430.
• [23] Xuemin D., Tengyue L., Lijun L. 2015. “Water as a Colorful Ink: Transparent, Rewritable Photonic Coatings Based on Colloidal Crystals Embedded inChitosan Hydrogel”. Journal of Materials Chemistry C, 2015, n. 15.
• [24] Yablonovitch E., Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics, Physical Review Letters, t. 58, 18 maja 1987, nr 20, https://-journals.aps.org/prl/p-df/10.1103/PhysRevLett.58.2059 [dostęp: 13 lutego 2018].
• [25] Yablonovitch E. 1993. “Photonic band-gap structure” wyd. 2, s. 283-295.
• [26] Zakrzewski A. 2015. „Czujniki optyczne na bazie kryształów fotonicznych – projektowanie, analiza i wytwarzanie”. Praca doktorska. Politechnika Wrocławska.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).