Концепт краситель: Страница не найдена

Содержание

Профессиональная косметика для волос CONCEPT ESSEM SIMPLE

Стойкая крем-краска Essem Simple — это уникальное сочетание научных инноваций и натуральных компонентов, простота в применении, экономичность и низкая себестоимость процедуры. Уникальное сочетание научных инноваций и натуральных компонентов. Крем-краска   максимально  бережно  воздействует  на структуру  волос.  В  её  состав  дополнительно  введены ухаживающие  компоненты:  масло  ши  и льняное  масло,  что  позволяет получить не только яркий и стойкий цвет, но и прекрасное качество волос. Волосы  после  окрашивания  приобретают  здоровый вид,  насыщенный  цвет,  блеск  и  шелковистость,  как  при окрашивании  в  натуральные  тона,  так  и  в  яркие  модные оттенки.

Невероятная плотность покрытия. 100% закрашивание самой сложной седины.

За счет  плотной  пигментации  крем-краска  позволяет  решить  такие сложные  задачи  колористики,  как  работа  с  сединой  и  окрашивание этнических волос крем-краска Essem Simple разработана так, чтобы максимально нивелировать возможные неточности в составлении рецептуры либо оценке качества волос 

Экономичность применения и низкая себестоимость процедуры.

Краска  смешивается  с  оксикремом  в  пропорции  1:1,5,  что  существенно снижает расход крем-краски и себестоимость процедуры окрашивания Красящая смесь легко наносится и распределяется по волосам, уменьшая расход  на  процедуру.  Пластичность  массы  достигается  благодаря присутствию  в  составе  Оксикрема  молекул  гидролизированного касторового  масла.  Кроме  этого,  масло  делает  воздействие  красящей смеси на волосы и кожу головы более щадящим.

Цветовая палитра включает:

• 47 идеально подобранных тона, которые позволяют  решать  ежедневные колористические  задачи  и воплощать   самые  смелые  идеи в окрашивании

• 1 щелочной корректор

• 4 микстона: синий, медный, красный, фиолетовый

Тона можно смешивать, это бесконечно расширяет творческие горизонты.

Микстона применяются для:

• самостоятельной работы (как краситель)

• нейтрализации цветовых нюансов

• усиления цветового направления (оттенка)

 Щелочной корректор применяют:

• в смеси с красителем для повышения осветляющей способности

• самостоятельно в техниках щадящего осветления или снятия нежелательного цвета

 

Красители прямого действия | Профессиональная косметика для волос CONCEPT ESSEM SIMPLE

Красители прямого действия  – это средства, которые содержат прямые пигменты, уже готовы к окрашиванию волос без участия химических реакций окисления, то есть не смешиваются с оксидантами. Как правило, прямые красители производят на основе бальзамов, масок и даже оттеночных шампуней для волос. Эти средства не содержат аммиак, не осветляют волосы, а только придают им оттенок, а воздействие на волосы самое мягкое и безопасное.  Но нужно учитывать, что пигменты прямых красителей работают только на поверхности волоса и от этого зависит как долго вы будете носить цвет. В отличие от перманентных и полуперманентных красителей, прямые красители не проникают в самую структуру волоса и не закрашивают седину, но способны матировать ее до 50%. 

Часто прямые красители используют для:

  • Поддержания яркости цвета между окрашиваниями волос в салоне.
  • Создания ярких акцентов на ранее осветленных волосах.
  • Пастельного тонирования блондов (небольшое количество прямого красителя в смеси с белым бальзамом).

Прямые красители можно смешивать между собой для получения желаемых оттенков (смешивание производят перед нанесением на волосы).

 

Красители прямого действия (прямые пигменты) CONCEPT 

Оттеночные бальзамы для волос Fresh Up 


Оттеночный бальзам Fresh Up придает волосам интенсивный оттенок, мягкость и блеск.

Оживляет естественный цвет волос, обновляет косметический цвет, делая его более ярким и насыщенным. Работает без добавления окислителей, аммиака и подщелачивающих веществ.   

В гамму прямых красителей Fresh Up входит 5 самых популярных оттенков:

  • Медный
  • Русый
  • Красный
  • Коричневый
  • Черный

Бальзамы можно смешивать между собой для получения новых оттенков.  

Способ применения бальзама Fresh Up:

Бальзам Fresh Up достаточно легок в применении. Нанесите бальзам на предварительно вымытые шампунем чистые, влажные волосы. Рекомендуем использовать перчатки.

Выдержите на волосах 5-15 минут, затем тщательно смойте бальзам тёплой водой. При желании время можно увеличить (чем больше время воздействия, тем интенсивнее и плотнее оттенок). 

Для снижения яркости и интенсивности цвета (например, при пастельном тонировании) бальзамы можно разбавлять бесцветными бальзамами Live Hair перед нанесением на волосы. Для создания ярких акцентов, бальзам можно наносить на сухие осветленные пряди. Бальзамом Fresh Up можно притонировать седину до 50%. 

«Цветное лассирование» COLOR LACER 

Процедура «Цветное Лассирование» COLORLACERсоздана специально для молодых, энергичных и ярких особ,  стремящихся выразить свой характер блестящим и насыщенным цветом, сохранив при этом здоровый и привлекательный вид волос.

 

Уникальность «Цветного лассирования» в том, что эта процедура состоит из двух этапов: нанесение цвета на волосы по технологии создания цветного «корсета» и фиксация цвета при помощи создания на мембранной «дышащей» пленки, которая позволяет волосам не только сохранять цвет дольше, но и придает просто ошеломительный блеск. 


В гамму «Цветного лассирования» входят такие цвета как:

  • Фиолетовый
  • Синий
  • Медный
  • Красный
  • Коричневый

Все оттенки «Цветного лассирования» можно смешивать между собой. 

В состав процедуры входят:

Первая фаза: Цветная фаза Color Lacer —  содержит прямой пигмент. Зашнуровывает поверхность каждого волоса в цветной «дышащий» корсет из высококачественных прямых пигментов и смеси неорганических эластомеров, выстроенных в цепочки с перекрестными связями.

Вторая фаза: Корсет Corset

Создает  вокруг  волоса «дышащую» пленку, которая отталкивает вредные молекулы, защищает волосы от неблагоприятного воздействия окружающей среды, и дольше сохраняет насыщенность цвета волос. Волос утолщается, сохраняет форму и эластичность. 

Способ применения:

Первая фаза: Нанесите первую фазу попрядно на чистые сухие волосы, избегая прикорневой зоны. Выдержите 20 минут. По истечении времени тщательно промойте водой.

Вторая фаза: Нанесите вторую фазу на влажные волосы, сразу после смыва первой фазы. Распределите по всей длине. Оставьте на 3-5 минут. Тщательно промойте водой.

CONCEPT Крем-краска для волос PROFY TOUCH, 60 мл.

CONCEPT Крем-краска для волос PROFY TOUCH, — профессиональное средство для стойкого окрашивания волос, которое гарантирует неизменно превосходный результат закрашивания седины и насыщенный однородный цвет по всей длине волос.

Благодаря широчайшей цветовой палитре крем-краска позволяет с легкостью подобрать необходимый оттенок, а высокое качество ингредиентов обеспечит волосам глубокий точный цвет.

 

В состав краски Concept profy touch color входит специальный ухаживающий комплекс, состоящий их хитозана, масла кедра, витамина С и глюкозы. Его действие направлено на смягчение волос и придает им дополнительный блеск и шелковистость.


Палитра Стойкой крем-краски Concept Profy Touch Color Cream

Concept Profy Touch 1.0 Черный
Concept Profy Touch 1.1 Индиго
Concept Profy Touch 3.0 Темный шатен
Concept Profy Touch 3.7 Чёрный шоколад
Concept Profy Touch 3.8 Темный жемчуг
Concept Profy Touch 4.0 Шатен
Concept Profy Touch 4.6 Берлинская лазурь
Concept Profy Touch 4.7 Темно-коричневый
Concept Profy Touch 4.73 Темный коричнево-золотистый
Concept Profy Touch 4.75 Темно-каштановый
Concept Profy Touch 4.77 Глубокий тёмно-коричневый
Concept Profy Touch 5.0 Тёмно-русый
Concept Profy Touch 5.00 Интенсивный тёмно-русый
Concept Profy Touch 5.01 Тёмно-русый пепельный
Concept Profy Touch 5.65 Махагон
Concept Profy Touch 5.7 Горький шоколад
Concept Profy Touch 5.73 Темно-русый коричнево-золотистый

Concept Profy Touch 5.75 Каштановый
Concept Profy Touch 5. 77 Интенсивный темно-коричневый
Concept Profy Touch 6.0 Русый
Concept Profy Touch 6.1 Пепельно-русый
Concept Profy Touch 6.31 Золотисто-жемчужный русый
Concept Profy Touch 6.4 Медно-русый
Concept Profy Touch 6.5 Рубиновый
Concept Profy Touch 6.6 Ультрафиолетовый
Concept Profy Touch 6.7 Шоколад
Concept Profy Touch 6.73 Русый коричнево-золотистый
Concept Profy Touch 6.77 Интенсивный коричневый
Concept Profy Touch 7.0 Светло-русый
Concept Profy Touch 7.1 Пепельный светло-русый
Concept Profy Touch 7.16 Светло-русый нежно-сиреневый
Concept Profy Touch 7.31 Золотисто-жемчужный светло-русый
Concept Profy Touch 7.4 Медный светло-русый
Concept Profy Touch 7.48 Медно-фиолетовый русый
Concept Profy Touch 7.7 Светло-коричневый
Concept Profy Touch 7.73 Светло-русый коричнево-золотистый
Concept Profy Touch 7.75 Светло-каштановый
Concept Profy Touch 7.77 Интенсивный светло-коричневый
Concept Profy Touch 8.0 Блондин
Concept Profy Touch 8. 00 Интенсивный блондин
Concept Profy Touch 8.1 Пепельный блондин
Concept Profy Touch 8.37 Светлый золотисто-коричневый
Concept Profy Touch 8.4 Светло-медный блондин
Concept Profy Touch 8.44 Интенсивный светло-медный
Concept Profy Touch 8.48 Медно-фиолетовый блондин
Concept Profy Touch 8.5 Ярко-красный
Concept Profy Touch 8.7 Тёмный бежевый блондин
Concept Profy Touch 8.77 Интенсивный коричневый блондин
Concept Profy Touch 8.8 Пепельнный блондин
Concept Profy Touch 9.0 Светлый блондин
Concept Profy Touch 9.00 Интенсивный светлый блондин
Concept Profy Touch 9.1 Светлый пепельный блондин
Concept Profy Touch 9.16 Светлый нежно-сиреневый
Concept Profy Touch 9.3 Светлый золотистый блондин
Concept Profy Touch 9.31 Светлый золотисто-жемчужный блондин
Concept Profy Touch 9.37 Светло-песочный блондин
Concept Profy Touch 9.44 Ярко-медный блондин
Concept Profy Touch 9.48 Светлый медно-фиолетовый
Concept Profy Touch 9.65 Светлый фиолетово-красный
Concept Profy Touch 9. 7 Бежевый
Concept Profy Touch 9.8 Перламутровый
Concept Profy Touch 10.0 Очень светлый блондин
Concept Profy Touch 10.1 Очень светлый платиновый
Concept Profy Touch 10.31 Очень светлый золотисто-пепельнный
Concept Profy Touch 10.37 Очень светлый песочный блондин
Concept Profy Touch 10.65 Очень светлый фиолетово-красный
Concept Profy Touch 10.7 Очень светлый бежевый
Concept Profy Touch 10.77 Очень светлый интенсивно-бежевый
Concept Profy Touch 10.8 Очень светлый серебристо-пепельнный
Concept Profy Touch 12.0 Экстрасветлый блондин
Concept Profy Touch 12.1 Экстрасветлый платиновый
Concept Profy Touch 12.16 Экстрасветлый нежно-сиреневый
Concept Profy Touch 12.65 Экстрасветлый фиолетово-красный
Concept Profy Touch 12.7 Экстрасветлый бежевый
Concept Profy Touch 12.8 Екстра-светлый перламутровый
Concept Profy Touch 0.2 Зеленый микстон
Concept Profy Touch 0.3 Золотий мікстон
Concept Profy Touch 0.4 Медный микстон
Concept Profy Touch 0. 5 Красный микстон
Concept Profy Touch 0.6 Синий микстон
Concept Profy Touch 0.8 Фиолетовый
Concept Profy Touch 0.0A Щелочной корректор (Extra Light Corrector)
Concept Profy Touch 0.0N Нейтральный корректор (Neutral Corrector)

CONCEPT Крем-краска 6.31 Золотисто-жемчужный русый 60 мл

Крем-краска предназначена для перманентного окрашивания и мягкого тонирования волос.

Благодаря инновационному составу с входящим в него хитозану, запатентованному комплексу U-Sonic Color System, комплексу из трех масел (оливковое, масло сладкого миндаля и кедровое) Крем-краска для волос PROFY Touchобеспечивает великолепную покрывающую способность, максимально деликатное отношение к структуреволос и высокую степень предсказуемости результата окрашивания при соблюдении инструкции и элементарных колористических правил.

Новая крем краска удовлетворяет самым современным европейским требованиям контроля и безопасности.

Запатентованный комплекс U-Sonic Color System:

  • гарантирует увеличение блеска и стойкости цвета на 30%;
  • обеспечивает защиту и оздоровление структуры волос изнутри;
  • придает гладкость и эластичность на поверхности;
  • способствует лучшему проникновению и распределению красителей в структуре волос вследствие изменения размеров частиц красителей в процессе ультразвуковой обработки массы.

Новая крем краска удовлетворяет самым современным европейским требованиям контроля и безопасности.

Цветовая палитра PROFY Touch:

  • 88 тонов основной палитры
  • 7 тонов осветляющего ряда – 12-й ряд Extra Light Blond
  • 6 микстонов: медный, золотой, синий, фиолетовый, красный, зеленый
  • 2 корректора: 0.0N – Нейтральный корректор и 0.0А – Щелочной корректор
  • 5 тонов интенсивной линии для седины Х.00

Цветовое обозначение тонов крем-краски в палитре:

Х — уровень глубины тона (УГТ)

Y – основной (доминирующий) цветовой нюанс

Z – дополнительный цветовой нюанс

Все оттенки палитры легко смешиваются между собой, открывая безграничные возможности для творческих поисков мастера.

Специально разработанные микстона и корректоры позволяют получать любые по насыщенности и интенсивности яркие оттенки.

Низкий процент содержания аммиака Крем-краска для волос PROFY Touch, легкое смешивание с Крем-оксидантом и Окисляющей эмульсией и пластичность массы красителя обеспечивают комфорт и качество при использовании PROFY Touchдля мастера и клиента.

ConceptКраска для волос 5.0 Тёмно-русый (Dark Blond) 2016, 60 мл

Безаммиачная крем-краска Concept soft touch permanent color cream without ammonia специально разработана для достижения оптимального результата окрашивания щадящим образом. Для образования красящей смеси используются оксиданты с низкой концентрацией (1,5% и 3%), процесс окрашивания становится максимально безопасным для кожи головы и волос. При этом краска гарантирует стойкий, насыщенный цвет. Обладает высоким уровнем покрытия седины. Безаммиачная крем-краска Concept soft touch представлена в 29 тонах. Совпадающий с палитрой стойкой краски Concept Profy Touch, представленный краситель может использоваться для поддержания насыщенного цвета между окрашиваниями. Сочные, интенсивные оттенки позволяют применять безаммиачную крем-краску в качестве основного красителя. Ухаживающая формула заботится о сохранении и придании волосам здорового вида. Входящий в состав аргинин (аминокислота) усиливает структуру волос в процессе окрашивания.  Благодаря своему интенсивному и разноплановому воздействию средство способно обеспечить волосам как яркий и насыщенный цвет окрашивания, так и помочь им обрести красивый, сияющий и здоровый вид. Отличительной особенностью краски для волос Концепт является большое количество натуральных ингредиентов, присутствующих в ее составе, которые бережно окрашивают волосы, эффективно их восстанавливают и позволяют им обрести надежную защиту от влияния негативных внешних факторов. Волосы, окрашенные этой краской, обретают превосходный здоровый вид и жизненную силу, удивительную эластичность и мягкость. А богатая палитра цветов краски Concept дает уверенность, что вы всегда подберете себе требуемый оттенок. Профессиональная косметика для волос Concept разработана немецкими специалистами, производится по технологии и под контролем компании ESSEM HAIR GmbH и полностью соответствует европейским стандартам. Вся продукция производится в России. Профессиональная косметика Concept максимально бережно относится к волосам, предоставляет богатый ассортимент по доступной цене для работы в салонах высокого класса. 

Объем (мл): 60 мл

Годен до: 01.11.2024

Срок годности: см. на упаковке товара

Страна производства: Россия

Артикул CO066LWUJP97

Подробнее

Color Oil System Concept Жидкая масляная органическая перманентная краска для волос Color Oil без аммиака на основе оливкового масла и экстракта белого чая

 Безаммиачный перманентный органический масляный краситель Color Oil System Concep Punti di Vista 125 мл. FREE AMMONIA

Масляная краска для волос Color Oil System Concept от Итальянской компании Punti di Vista — это инновационная уникальная система стойкого перманентного органического окрашивания волос на основе оливкового масла, обогащенная экстрактом белого чая — 100% без аммиака. Окрашивание мягкой масляной краской Color Oil является SPA-процедурой для волос, использование краски придает волосам удивительную мягкость, насыщенный, интенсивный и удивительный блеск.

Краска имеет накопительное действие и восстанавливает поврежденные волосы после процедуры окрашивания, волосы укрепляются и стимулируется рост волос, уменьшается ломкость и выпадение за счет улучшения кровообращения кожи головы. При регулярном применении создает восполняющий и обновляющий эффект, волосы приобретают шелковистость, блеск и сияние.

Поврежденные волосы становятся живыми. При использовании масляной краски Color Oil System границы отросших корней практически незаметны из-за того, что краситель не вытесняет натуральный пигмент из волос, а окружает его и покрывает молекулы пигмента.

Краска Color Oil System Concept осветляет волосы до 4 уровней и 100% закрашивает седину. 

 

Способ применения: Только для профессионального использования.

Для закрашивания седины, при смешивании красителей Color Oil обязательно используйте тон натуральной базы + тон с необходимым оттенком в пропорции 1:1. Для полной и окончательной подготовки красящей массы к использованию, пользуйтесь формулой: 1 часть Красителя + 1 часть Активатора. Нанесите на волосы полученную смесь начиная от корней и распределите по всей всей длине. Оставьте на 35-50 минут для воздействия. В течение первых 10-20 минут окрашивания обязательно используйте тепло (40º) после нанесения красящей массы на всю поверхность волоса.

Ingredients: AQUA/WATER/EAU, OLEAMIDE DEA, ISOPROPYL ALCOHOL, OLEIC ACID, PROPYLENE GLYCOL, ETHANOLAMINE, OLEA EUROPEA (OLIVE) LEAF EXTRACT, 1-NAPHTHOL, CAMELLIA SINENSIS (WHITE TEA) LEAF EXTRACT, PARFUN/FRAGRANCE, GLYCERIN, ASCORBIC ACID, SODIUM HYDROSULFITE, TRIDECETH-5,TETRASODIUM EDTA, P-RESORCINOL, 4-CHLORORESORCINOL, 2-METHYLRESORCINOL, 4-AMINO-2-HYDROXYTOLUENE, TOLUENE-2,5-DIAMINE SULFATE, M-AMINOPHENOL, P-AMINOPHENOL, C12-13 ALKYL LACTATE, C12-13 PARETH-5, LAURETH-4, POLYQUATERNIUM-22,2, 4-DIAMINOPHENOXYETHANOL HCL

Внимание! Закрашивает седину!

Палитра масляной краски для волос Color Oil System Concept (для визуального увеличения нажмите на картинку) 

 

    

 
 

 

Безаммиачная крем-краска для волос Concept Soft Touch Color Cream 60 мл

Палитра Безаммиачной крем-краски для волос Concept Soft Touch Color Cream 60 мл:

1. 0 Черный
10.1 Платиновый блондин
10.16 Очень светлый нежно-сиреневый блондин
10.3 Очень светлый золотистый блондин
10.36 Очень светлый золотисто-сиреневый блондин
10.37 Очень светлый песочный блондин
10.38 Очень светлый холодный песочный блондин
10.65 Очень светлый фиолетово-красный
10.7 Светло-бежевый
10.8 Серебристо-розовый
2.86 Черный жемчуг
3.0 Темный шатен
4.0 Шатен
4.4 Медный шатен
4.7 Темно-коричневый
4.75 Темно-каштановый
5.0 Темно-русый
5.3 Золотистый темно-русый
5.5 Рубиновый
5.7 Темный шоколад
6.0 Русый
6.1 Пепельно-русый
6.4 Медно-русый
6.56 Интенсивный красно-фиолетовый
6.75 Коричнево-красный
7.0 Светло-русый
7.3 Золотистый светло-русый
7.5 Ярко-красный
7.7 Светло-коричневый
7.74 Светлый коричнево-медный
7.75 Светло-каштановый
8.0 Блондин
8.1 Пепельный блондин
8.4 Светло-медный блондин
9.36 Светлый золотисто-сиреневый блондин
9.37 Светло-песочный блондин
9. 38 Светлый холодный золотистый блондин
9.43 Светлый медно-золотистый блондин
9.6 Светло нежно-сиреневый
9.7 Бежевый

Безаммиачная крем-краска для волос Concept Soft Touch Color Cream – это идеальный баланс между стойким насыщенным цветом и мягкостью воздействия на волосы и кожу головы. Для активации красящего пигмента достаточно легких оксидантов (1,5% и 3%), что позволяет сделать процесс окрашивания щадящим. А высокое содержание натуральных компонентов и витаминов в составе краски окажет на волосы благотворное укрепляющее влияние.

Цветовая палитра краски Concept soft touch представлена 40 глубокими насыщенными оттенками и совпадает с цветами стойкой краски Concept Profy Touch. Такая совместимость дает возможность использовать бальзамическую краску для корректировки и выравнивания цвета волос в промежутках между химически агрессивным окрашиванием.

В состав краски Concept soft touch входит аминокислота аргинин, способствующая глубокому и полному восстановлению структуры волос и значительно снижающая риск пересыхания локонов в ходе химического окрашивания. А льняное масло и витамин С обеспечивают волосам дополнительный уход, блеск и шелковистость.

С краской Концепт волосы станут красивыми и сильными, а их насыщенный цвет будет радовать стойкостью и глубиной.

Применение: строго следуя инструкции.

Безаммиачное окрашивание

  • пропорция смешивания: 1:2
  • оксидант: 3%
  • время воздействия: 30-40 минут — все оттенки, кроме красных, 40-50 минут — красные оттенки
  • первичное окрашивание: нанести красящую смесь сразу на всю длину и выдержать 20-50 минут в зависимости от выбранного тона и желаемого результата.
  • повторное окрашивание «тон в тон»: при отсутствии седины отросшие корни волос окрашиваются той же краской, которой было сделано первичное окрашивание. Красящую смесь наносят га прикорневую зону (1-2 см от корней волос), выдерживают 20-30 минут, затем оставшуюся массу наносят по всей длине и оставляют на 10-20 минут.

Безаммиачное окрашивание седых волос

  • пропорция смешивания: 1:2
  • оксидант: 3%
  • время воздействия: 40-50 минут
  • максимальная степень закрашивания седины составляет 50%. В ином случае седина не будет закрашена полностью, а будет матирована, особенно это отражается на оттенках 10 ряда.

Тонирование

  • пропорция смешивания: 1:2
  • оксидант: 1,5%
  • время воздействия: 20-40 минут


Производство
: Россия.

Бренд: Concept

определение окрашенного The Free Dictionary

«Что ж, — саркастически сказала Марилла, — если бы я решила, что стоит красить волосы, я бы покрасила их хотя бы в приличный цвет. Генриетта Уоткин была толстой женщиной с красным лицом и окрашенными волосами. крашение затем продолжается; и все, что окрашено таким образом, становится стойким цветом, и никакая стирка ни с щелочью, ни без них не может удалить цветение. После этой особенности я заметил следующий его красивый коричневый парик; его искрящиеся маленькие серые глаза; его румяное лицо; его короткий военный бакенбар, выкрашенный под парик; его белые зубы и его обаятельная улыбка; его элегантный синий сюртук с камелией в петлице; и его великолепное кольцо, рубин, сверкающий на его маленьком пальцем, когда он вежливо сделал мне знак сесть на стул.Он, должно быть, был великим денди Бугиса в свое время, потому что даже тогда (а когда мы узнали его, он был уже немолод) его великолепие было безупречно чистым, и он покрасил волосы в светлый оттенок коричневого. Он наверняка слышал о каналах. и песчаные отмели природных особенностей земли, пригодных для морских отметин, деревень и племен, а также способы обмена и меры предосторожности: с поучительными рассказами о местных вождях, окрашенных в более или менее синий цвет, характерные для жадности, свирепости или любезности должно было быть объяснено ему с той способностью к живому языку, которая кажется естественным образом сочетается с теневой моралью и безрассудством характера. Насколько высоко он был от земли, сколько в нем ступенек, где он будет стоять, поклона его коснутся, будут ли прикосновенные руки окрашены в красный цвет, в какую сторону повернется его лицо, будет ли он первым, Или может быть последним: эти и многие другие подобные вопросы, никоим образом не направленные по его воле, возникали снова и снова, бесчисленное количество раз. Это предполагает деревенские прогулки и деревенские груди, с крепкими деревенскими малышками, жадными до теплого белого молока, и это кажется окрашенным в деревенские румяна.Один из этих помощников был великолепно одет в бизонье одеяние, на котором были причудливо вышиты различные фигурки расколотыми перьями красного и желтого цветов; и все это было окаймлено тонкими копытами молодых оленят, которые грохотали, когда он шел; ее губы были такими же плотными, как и его, и вишни красили их, как вишни окрашивали его; граф побледнел, как смерть, кровь прилила к его сердцу и потом снова встал, покрасил щеки малиновым; глаза его поплыли, как у человека, внезапно ослепившего. Мать разгладила складки крашеного шелкового платья перед большим венецианским зеркалом в стене и в своих потоптанных туфлях быстро поднялась по устланной ковром лестнице.

New Innovative Dye-Art Concept By Bossa Denim

New Innovative Dye-Art Concept By Bossa Denim — Long John

Innovative Dye-Art Concept By Bossa Denim

Последней инновационной концепцией Bossa является их подход Dye-Art .Это новый экологический процесс окрашивания с бесконечными вариантами цветового оформления. Они используют эту концепцию в новых конструкциях и новых цветах для своих предстоящих зимних и летних коллекций. С помощью Dye-Art вы можете добиться различных оттенков и эффектов, поскольку он действует так же, как ткани цвета индиго. Так что вариации бесконечны.

Концепция Dye-Art

Обработка текстиля требует очень большого расхода воды и энергии. Это приводит к сбросу большого количества сточных вод. Общая джинсовая промышленность работает, чтобы достичь баланса между экономическим развитием и защитой для утилизации. Всем известно, что эти новые разработки необходимы для сохранения водных ресурсов. Это приоритет номер один в текстильном производстве.

Босса упорно трудился, чтобы оказать существенное влияние на их джинсовой продукции. Dye-Art — их последнее достижение в этом направлении. Эти Dye-Art качества производятся в процессе экологичного окрашивания, что означает снижение расхода воды.А меньше воды означает меньшее потребление энергии. Они продолжают вносить свой вклад!

Читайте также об их концепции Saveblue в предыдущей статье здесь .

www.bossa.com.tr

По сценарию Воутера Мюннихса

Я основатель Long John. Помимо того, что я веду этот ежедневный журнал, я работаю внештатным специалистом по джинсовой ткани в этой отрасли.Названа «Denim Influencer 2020» от Rivet 50. В этом году я отмечаю свой 10-летний юбилей с Лонг Джоном.

«Предыдущая запись

Ginew Denim Rider Jacket из конической ткани

Следующая запись »

Levi’s Vintage Clothing, коллекция Rockers осень-зима 2018

Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь на использование файлов cookie.дополнительная информация Принять

В настройках файлов cookie на этом веб-сайте установлено значение «разрешить использование файлов cookie», чтобы обеспечить вам наилучшее качество просмотра. Если вы продолжаете использовать этот веб-сайт без изменения настроек файлов cookie или нажимаете «Принять» ниже, вы соглашаетесь с этим.

Close

Основы цвета волос или краски для волос для женщин

«Цвет волос» и «краска для волос» — оба термина используются как синонимы, но имеют некоторые различия. Окрашивание волос относится к окрашиванию без аммиака, на растительной основе, нехимическому, поэтому менее вредно для кожи головы и непостоянно i. е. держится на поверхности волос от 4 до 5 недель. С другой стороны, краска для волос относится к перманентному окрашиванию аммиаком, который глубоко проникает в ваши волосы, может быть вредным для кожи головы, и вы можете изменить цвет, нанеся на него другую краску. Однако в настоящее время в индустрии красоты термин «цвет волос» считается более профессиональным.

Введение:

Прошли те времена, когда люди выражали свою расовую и территориальную идентичность по цвету волос. Мы видели блондинок и рыжих женщин и, не задумываясь, могли сказать, американцы они, азиаты или европейцы.С обновлением каждой мелочи красоты, от одежды до макияжа и краски для волос, мир полностью изменился, особенно для женщин.

Это совершенно нормально, если мы хотим понять концепцию красок для волос, когда их использование становится все более популярным. Начнем с состава красок для волос!

Из чего сделаны краски для волос?

Краски для волос — это химические вещества и пигменты, которые воздействуют на наши волосы, изменяя их цвет. Два основных ингредиента для его приготовления — это аммиак и окислитель, который в основном представляет собой химическое вещество, называемое перекисью водорода.Обычно мы называем его «проявителем» или отбеливающим агентом.

Как эти два ингредиента действуют на наши волосы?

Процесс формирования цвета инициируется перекисью водорода. Он очищает волосы от серы, чем больше перекиси водорода наносится, тем больше серы удаляется, в результате волосы становятся легче. Тогда аммиак выполняет функцию катализатора. Катализатор — это агент, который помогает ускорить общую реакцию. Да, наши волосы подвергаются химическим реакциям, которые иногда могут быть опасными для их здоровья в целом.

В любом случае, вернемся к тому, что делает аммиак. Он заставляет цвет проникать в кору нашего волоса, отделяя кутикулу. Кутикула — это самый внешний слой волоса. Таким образом, когда кутикула отделяется, цвет проникает в наши волосы, придавая им новый великолепный вид, если мы выберем дополнительный оттенок. Что ж, это тоже искусство, и если мы думаем, что не владеем им достаточно хорошо, то, возможно, нет ничего плохого в том, чтобы искать предложения и советы.

Краска для волос или цвет?

В названии также присутствует слово «краситель».Но, к сожалению, цвет волос в индустрии красоты не называют «краской». Цвет волос правильно называть, потому что мы красим волосы, а не красим их. Красим скажем пасхальное яйцо. Разве эти две вещи не сильно отличаются друг от друга?

Оттенки

Кроме того, цвета волос бывают разных уровней. Обозначим этот уровень шкалой. Шкала имеет уровни от 1 до 10, уровень 1 — самый темный, то есть самый черный оттенок черного, а уровень 10 — самый светлый оттенок блондинки или что-то еще более светлое.Самый светлый цвет, который мы только можем придумать, — это уровень 10.

Тогда у нас есть разные цветовые тона, такие как холодные, теплые и нейтральные тона.

  • Холодный тон включает такие цвета, как бежевый, пепельный, зеленый, фиолетовый и т. Д.
  • Теплый тон состоит из меди, золота, красного, коричневого, оранжевого и подобных цветов.
  • Нейтральные тона — это те, которые не являются ни холодными, ни теплыми. Например, цвета вроде каштанового. Или это может быть достигнуто путем смешивания двух цветов, чтобы получить индивидуальный третий цвет.

Категории цвета волос

Наконец, мы не должны пропускать следующие категории, чтобы нам было легче выбрать наиболее подходящий тип, который соответствует нашим потребностям.

Существуют временные, полуперманентные и стойкие краски для волос. Когда мы не хотим, чтобы цвет оставался надолго и хотим смыть его, мы выбираем временный цвет волос. А два других типа остаются на относительно более длительный период времени.

Основные факты и статистика

  • Большинство людей в этом мире имеют черный цвет волос.
  • Только 2% населения мира имеют естественный светлый цвет волос.
  • От 2 до 6% населения США — рыжие.
  • Когда пигментные клетки волосяных фолликулов не работают должным образом, волосы становятся седыми. Производство меланина корнями волос замедляется из-за стресса или возраста.
  • В США услуги, связанные с окрашиванием волос, составляют 18% дохода.
  • Около 70% женщин в США используют краски для волос.

Основы теории цвета

Теория цвета — это одновременно наука и искусство использования цвета. Он объясняет, как люди воспринимают цвет; и визуальные эффекты того, как цвета смешиваются, сочетаются или контрастируют друг с другом. Теория цвета также включает сообщения, которые передают цвета; и методы, используемые для воспроизведения цвета.

В теории цвета цвета организованы на цветовом круге и сгруппированы в 3 категории: основные цвета, вторичные цвета и третичные цвета.Подробнее об этом позже.

Via unsplash

Так почему же вам, как предпринимателю, должна быть интересна теория цвета? Почему нельзя просто нанести немного красного на упаковку и покончить с этим? Это сработало для Coke, верно?

Теория цвета поможет вам построить свой бренд. И это поможет вам увеличить продажи. Посмотрим, как все это работает.

Понимание цвета

Люди решают, нравится им продукт или нет, за 90 секунд или меньше. 90% этого решения основано исключительно на цвете.

Цвет — это восприятие. Наши глаза что-то видят (например, небо), и данные, отправляемые нашими глазами в мозг, говорят нам, что это определенный цвет (синий). Объекты отражают свет в различных комбинациях длин волн. Наш мозг улавливает эти комбинации длин волн и преобразует их в явление, которое мы называем цветом.

Когда вы идете по проходу с безалкогольными напитками, просматриваете полки, заполненные 82 миллионами банок и бутылок, и пытаетесь найти свою упаковку из шести бутылок колы, что вы ищете? Скрипичный логотип или знакомая красная банка?

Люди решают, нравится им продукт или нет, за 90 секунд или меньше.90% этого решения основано исключительно на цвете. Итак, очень важная часть вашего брендинга должна быть сосредоточена на цвете.

RGB: модель аддитивного смешения цветов

Аддитивное смешение цветов. Если вам (как и мне) сложно понять, как красный и зеленый смешиваются вместе, чтобы получить желтый, посмотрите это видео на YouTube.

Люди видят цвета в световых волнах. Смешивание света — или модель аддитивного смешивания цветов — позволяет создавать цвета, смешивая красный, зеленый и синий источники света различной интенсивности.Чем больше света вы добавите, тем ярче станет цветовое сочетание. Если смешать все три цвета света, получится чистый белый свет.

Телевизоры, экраны и проекторы

используют красный, зеленый и синий (RGB) в качестве основных цветов, а затем смешивают их вместе для создания других цветов.

Почему вам должно быть до этого дело?

Допустим, у вас есть очень заметный бренд с ярко-желтым логотипом. Если вы разместите логотип на Facebook, Twitter или на своем веб-сайте и не используете правильный цветовой процесс, ваш логотип будет выглядеть мутным, а не ярко-желтым. Вот почему при работе с файлами для любого экрана используйте RGB, а не CMYK.

CMYK: модель субтрактивного смешения цветов

Для любого цвета, который вы видите на физической поверхности (бумага, вывески, упаковка и т. Д.), Используется модель субтрактивного смешения цветов . Большинство людей лучше знакомы с этой цветовой моделью, потому что это то, чему мы научились в детском саду, смешивая краски для пальцев. В этом случае «субтрактивный» просто относится к тому факту, что вы вычитаете свет из бумаги, добавляя больше цвета.

Вычитающее смешение цветов очень похоже на смешение красок, которое мы делали в начальной школе. Это видео отлично визуализирует «вычитающую» часть.

Традиционно основными цветами, используемыми в процессе вычитания, были красный, желтый и синий, поскольку художники смешивали эти цвета, чтобы получить все остальные оттенки. С появлением цветной печати они были впоследствии заменены голубым, пурпурным, желтым и ключевым / черным (CMYK), так как это сочетание цветов позволяет принтерам печатать на бумаге более широкий спектр цветов.

Почему вам должно быть до этого дело?

Вы решили напечатать полноцветную брошюру. Если вы вкладываете все эти деньги в маркетинг (печать не из дешевых!), Вы ожидаете, что ваш принтер будет печатать правильные цвета.

Поскольку при печати используется метод субтрактивного смешения цветов, точная цветопередача может быть достигнута только с использованием CMYK. Использование RGB приведет не только к неточным цветам, но и к большому счету от вашего принтера, когда вы будете вынуждены попросить их перепечатать весь тираж.

Цветовой круг

Не знаю, как вы, но когда я был ребенком, самое лучшее в осеннем возвращении в школу было получение этой новой, нетронутой коробки с 64 пунктами мелков Crayola. Возможности казались безграничными. До тех пор, пока я неизбежно не потеряю черный карандаш.

Понимание цветового круга и цветовых гармоний (что работает, а что нет и как цвет передается) так же увлекательно, как и эта новая коробка с мелками. Нет, правда.

Умение понимать термины и процессы, связанные с цветом, поможет вам со знанием дела передать свое видение дизайнеру, печатнику или даже (возможно) гению из Apple Store.

Основные сведения о цветовом круге

Первое цветовое колесо было разработано сэром Исааком Ньютоном в 1666 году, поэтому оно появилось раньше, чем вы познакомились с ним в детском саду. Художники и дизайнеры до сих пор используют его для разработки цветовых гармоний, смешивания и палитры.

Цветовой круг состоит из трех основных цветов (красный, желтый, синий), трех вторичных цветов (цветов, созданных при смешении основных цветов: зеленого, оранжевого, фиолетового) и шести третичных цветов (цветов, созданных из первичных цветов). и вторичные цвета, такие как сине-зеленый или красно-фиолетовый).

Проведите линию через центр колеса, и вы отделите теплых цветов (красные, оранжевые, желтые) от холодных цветов (синий, зеленый, фиолетовый).

Теплые цвета обычно ассоциируются с энергией, яркостью и действием, тогда как холодные цвета часто ассоциируются со спокойствием, умиротворением и безмятежностью.

Когда вы узнаете, что цвет имеет температуру, вы можете понять, как выбор всех теплых или всех холодных цветов в логотипе или на вашем веб-сайте может повлиять на ваше сообщение.

Оттенок, оттенок, оттенок и тон

Давайте вернемся к упаковке из 64 цветных карандашей из нашего первого дня в школе. (Помните «сырую умбру»? Что такое умбра и действительно ли она лучше сырая, чем приготовленная?) В любом случае, вам может быть интересно, как мы перешли от двенадцати цветов на нашем первоначальном цветовом круге к всем этим мелкам? Вот здесь-то и появляются оттенки, оттенки и тона.

Проще говоря, оттенки, тона и оттенки являются вариациями оттенков , или цветов, на цветовом круге. Оттенок — это оттенок, к которому был добавлен белый цвет.Например, красный + белый = розовый. Оттенок — это оттенок, к которому был добавлен черный цвет. Например, красный + черный = бордовый. Наконец, тон — это цвет, к которому были добавлены черный и белый (или серый). Это затемняет исходный оттенок, делая цвет более тонким и менее интенсивным.

Цветовые схемы

Давайте поговорим о схемах… (И не о тех, которые придумывают злодеи из мультфильмов. Бвахаха!) Мы говорим о цветовых схемах. Используя цветовое колесо, дизайнеры разрабатывают цветовую схему маркетинговых материалов.

Дополнительные цвета

Дополнительные цвета — это противоположности на цветовом круге, например красный и зеленый.

Дизайн логотипа для Pepper Powered

от Wiell. Поскольку между двумя цветами существует резкий контраст, они действительно могут сделать изображения яркими, но чрезмерное их использование может стать утомительным. Подумайте о любом торговом центре в декабре. При этом использование дополнительной цветовой схемы в вашем бизнес-маркетинге обеспечивает резкий контраст и четкое различие между изображениями.

Аналогичные цвета

Аналогичные цвета располагаются рядом друг с другом на цветовом круге — например, красный, оранжевый и желтый.При создании аналогичной цветовой схемы один цвет будет преобладать, один поддерживать, а другой — акцентировать. В бизнесе аналогичные цветовые схемы не только радуют глаз, но и могут эффективно указывать потребителю, где и как действовать.

На сайте Tostitos используется аналогичная цветовая схема. Обратите внимание, что ярко-оранжевая панель навигации привлекает внимание к сайту, а подчеркнутые ссылки внизу направляют голодных потребителей на страницу «Купить в Интернете».

Триадные цвета

Триадных цвета равномерно распределены по цветовому кругу и имеют тенденцию быть очень яркими и динамичными.

Использование трехцветной цветовой схемы в маркетинге создает одновременно визуальный контраст и гармонию, выделяя каждый элемент и делая общий образ ярким.

Burger King довольно удачно использует эту цветовую схему. Эй, уже обед?

Но на самом деле, зачем вам теория цвета?

Два слова: брендинг и маркетинг.

Нет, постой, три слова: брендинг, маркетинг и продажи.

Обладая базовыми знаниями о цветах и ​​цветовых схемах, вы готовы принимать эффективные решения по брендингу.Какого цвета должен быть ваш логотип. Или эмоции, которые цвета вызывают у потребителя, и психология выбора цвета на вашем веб-сайте.

Думаете, это неважно? Взгляните на эту статью о цветовых комбинациях из ада. Просто больно.

Знание теории цвета не только поможет вам в вашем собственном маркетинге, но и поможет лучше понять, что делают ваши конкуренты.

При параллельном сравнении трех веб-страниц юридических фирм вы заметите множество аналогичных цветовых схем.Синий обычно ассоциируется с надежностью, коричневый — с мужественностью, а желтый — с компетентностью и счастьем. Все это положительные ассоциации в области, которая стереотипно имеет отрицательные коннотации, такие как нечестность или агрессия.

Сделайте свой бренд заметным и привлекательным для вашей цели, а также поймите, что плохие цвета могут означать низкие продажи — это , почему вам следует заботиться о теории цвета.

Нужна помощь в продвижении вашего бизнеса?
Наши дизайнеры могут создать идеальный образ для вашего бренда.

Эта статья была первоначально написана Петером Вуковичем и опубликована в 2012 году. Текущая версия была дополнена новой информацией и примерами.

Перманентная краска для волос Milkshake Creative Permanent — z-oneconceptusa

ДИАГНОСТИКА

Сделайте технический диагноз, установив:
• естественный уровень
• седые волосы%
• тип волос: тело — пористость — прочность — густота — эластичность
• желаемый результат

СТАНДАРТНАЯ ПОДГОТОВКА: 1 + 1,5

В неметаллическую миску налейте 1 часть перманентного красителя color milk_shake® creative и добавьте 1,5 часть окислительной эмульсии milk_shake® 10об. 3%, 20 об. 6%, 30 об. 9%, 40 об. 12% (например: 50 г кремового красителя + 75 г окисляющей эмульсии milk_shake® 20 об. 6%).

ПОДГОТОВКА ДЛЯ ПОДЪЕМНИКОВ: 1+ 2

В неметаллическую миску налейте 1 часть стойкого красителя color milk_shake® creative и добавить 2 части окисляющей эмульсии milk_shake® на 40 об. 12% (т.е .: 50 г кремового красителя «High Lift» + 100 г окислительной эмульсии milk_shake® 40 об. 12%).

ФОРМУЛЯЦИЯ / ВРЕМЯ ОБРАБОТКИ
Для потемнения — окислительная эмульсия 10об.3% — мин. 30 мин. *

Для осветления максимум до 1 уровня — эмульсия окислительная 10vol. 3% — мин. 30 мин. *

Для осветления от 1 до 2 уровней — эмульсия окислительная 20 об. 6% — мин. 35 мин. *

Для осветления от 2 до 3 уровней — эмульсия окисляющая 30 об. 9% — мин. 40 мин. *

Для осветления с 3-х до 4-х уровней — эмульсия окислительная 40 об. 12% — мин. 45 мин. *
ПРИМЕНЕНИЕ

Нанесите мощное защитное средство для волос milk_shake® по всему контуру волос. Носить перчатки и нанесите краску на сухие немытые волосы (только если волосы очень жирные или есть большое количество средств для укладки, стоит перед этим помыть).

ТИП ОБСЛУЖИВАНИЯ

Цвет с нюансами более темным или тем же уровнем: нанесите смесь на корни, по длине и на концах, оставить через 30 минут.

Цвет осветления: нанести смесь на 2 см от новообразования до кончиков, оставить на 20 минут.Снова приготовьте ту же смесь и нанесите ее на повторный рост; оставить еще через 30-45 минут. Для по длине рекомендуется использовать более высокую окислительную способность, чем та, которая используется на корни, чтобы получить более высокую интенсивность цвета и яркость.

Color with «high lift» серия : нанести смесь на 2 см от новообразования до кончиков, оставить через 20 минут. Снова приготовьте ту же смесь и нанесите ее на повторный рост. Оставить в еще 45-60 минут.

Цвет ретуши: нанести смесь только на естественные отростки и оставить через 30-35 минут. Затем, чтобы обновить цвет по длине и концам, выберите и примените нюанс milk_shake® direct color или смузи milk_shake® и оставьте еще на 5-10 минут.

Цвет ретуши с серией «High Lift»: наносить смесь только на естественные отростки и оставить через 45-60 минут. Чтобы обновить цвет на длине и концах, выберите и примените нюанс молочного коктейля milk_shake® или смузи milk_shake® и оставьте еще на 5-10 минут.

ПРОМЫВКА

По истечении рекомендованного времени обработки добавьте немного теплой воды и помассируйте цвет в течение примерно 2 минут, затем обильно промойте и нанесите специальный цвет milk_shake® кислотный цветной герметик, распределяющий его по всей длине волос. Массаж в течение 2 минут без смывания и продолжайте с шампунем с шампунем для закрепления цвета milk_shake®, затем нанесите кондиционер с кондиционером для запечатывания цвета milk_shake®, помассируйте в течение 2 минут, смойте и продолжайте желаемый стиль.

Генерация динамического плазмонного цвета, обеспечиваемая функциональными материалами

ГЕНЕРАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ПЛАЗМОННОГО ЦВЕТА

Реализация динамической генерации структурного цвета является сложной задачей, но незаменимой для функциональных устройств отображения. По сути, яркие, но статичные плазмонные цвета требуют обратимой модификации после изготовления. Генерация динамического плазмонного цвета была продемонстрирована с использованием различных концепций. Каждая схема окраски состоит из двух основных частей: механизма окраски и контроля окраски.Механизм окрашивания подчеркивает, как динамически генерируется широкий диапазон цветов, например, за счет изменения размера наноструктур или изменения диэлектрических свойств самой наноструктуры или окружающей среды. Это также включает техническую реализацию пикселей, например, в виде монопикселей или субпикселей. В идеале один динамический пиксель, состоящий из одной или нескольких наноструктур, может иметь любой желаемый цвет. Экспериментальная реализация такой монопиксельной конструкции является сложной задачей, поскольку требует сдвигов плазмонного резонанса во всем спектральном диапазоне.В схемах субпикселей, хорошо известных из современной технологии отображения, воспринимаемый цвет пикселя генерируется посредством аддитивного или вычитающего смешивания плазмонных цветов, обеспечиваемых составляющими субпикселями. Контроль окраски включает экспериментальную реализацию вариаций размера или диэлектрических свойств. Обычно это достигается с помощью функциональной среды, например, материалов ЭК и ЖК, управляемых внешними стимулами, включая электрические поля, свет, газы и изменения pH.

Самый простой механизм окрашивания — это прямая настройка плазмонного возбуждения.Это достигается за счет обратимой настройки внутренних свойств наноструктуры, например, диэлектрических свойств материала, размера или формы ( 9 ). Например, электронная плотность металла N e определяет его плазменную частоту ω p (собственная частота колебаний электронной плотности) и, таким образом, частоту плазмонного резонанса металлических наноструктур (рис. 1A). В результате внешний вид, связанный с плазмонным возбуждением, может напрямую регулироваться свойствами металла.Хотя этот привлекательный механизм окраски позволяет осуществлять прямой контроль цвета без какого-либо дополнительного функционального материала, его обычно трудно реализовать для металлов из-за эффективного экранирования Дебая. Материалы с фазовым переходом, такие как гидриды металлов, предлагают решение этой проблемы. Оптические свойства магния (Mg) и гидрида магния (MgH 2 ) соответственно, например, можно обратимо контролировать путем гидрогенизации и дегидрирования, предполагая, что Mg является плазмонно активным ( 26 ) функциональным материалом для динамического контроля цвета ( 14 , 27 29 ).По аналогии с плазмонной окраской, структурные цвета, создаваемые диэлектрическими метаповерхностями, могут активно контролироваться собственными оптическими свойствами, например, поглощением диэлектрического материала ( 30 ).

Рис. 1 Генерация динамического плазмонного цвета, обеспечиваемая функциональными материалами и соответствующими ключевыми показателями эффективности.

Среди прочего, интенсивность и резонансная частота плазмонного возбуждения определяют воспринимаемые плазмонные цвета (средняя панель).Обе величины могут быть эффективно настроены посредством электрохимической модуляции размеров составляющих металлических наноструктур, самих функциональных плазмонных материалов или функциональных сред, окружающих пассивные плазмонные элементы. ( A ) Обратимые превращения между металлическим магнием (Mg) и диэлектрическим гидридом магния (MgH 2 ) могут происходить при воздействии водорода (H 2 ) и кислорода (O 2 ) соответственно. Фазовый переход металл-изолятор вызывает изменение плотности электронов или, в более общем смысле, комплексного показателя преломления ( n + i ∙ k ), где n и k являются показателем преломления и коэффициентом поглощения, соответственно.( B ) Электрохимическое осаждение применяется для обратимой модуляции размеров плазмонных наночастиц. ( C ) ЖК позволяют управлять состоянием поляризации падающего или рассеянного света, анизотропным показателем преломления n ЖК и ориентацией анизотропных наночастиц, внедренных в ЖК. ( D ) Переключаемые материалы EC, окружающие плазмонные наноструктуры, обеспечивают эффективное управление комплексным показателем преломления. Выбранные ключевые показатели производительности, такие как ( E ) срок службы (количество циклов), ( F ) время переключения и ( G ) коэффициент отражения / пропускания, сильно зависят от концепции окраски.

Помимо внутренних электронных свойств, размер наночастицы также определяет воспринимаемый цвет (рис. 1B). Хорошо известно, что LSPR и, следовательно, воспринимаемый цвет сильно зависят от распределения заряда на поверхности частицы ( 31 , 32 ). Для мелких частиц в резонансах преобладает возбуждение дипольных мод. По мере увеличения размера частиц восстанавливающая сила между противоположными зарядами уменьшается, и появляется плазмонная полоса на более длинных волнах.Таким образом, размер частицы позволяет напрямую управлять плазмонным цветом. Кроме того, если они расположены в виде массивов, в частности близко расположенных массивов, изменение размера частиц неизбежно сопровождается изменением межчастичных расстояний между соседними наночастицами. В зависимости от разделения частиц различные эффекты, такие как связь в ближнем или дальнем поле, способствуют возникновению множества связанных плазмонных мод ( 33 ). Поскольку плазмонные свойства очень чувствительны к межчастичным расстояниям близко расположенных наноструктур, т.е.g., димеры наночастиц, уже незначительные модификации вызывают заметные изменения цвета. С одной стороны, эти связанные плазмонные системы открывают путь для непрерывной регулировки плазмонного цвета в широком спектральном диапазоне, который выходит далеко за рамки простой настройки размера невзаимодействующих наночастиц. С другой стороны, окрашивание, основанное на связанных плазмонных модах, сопряжено со сложными проблемами. Разделение между частицами требует превосходного контроля с точностью до нанометра над всем пикселем плазмонного цвета, обычно состоящим из нескольких наночастиц, чтобы гарантировать однородные и яркие цвета.По сути, эти динамические изменения расстояния между соседними наночастицами, а также изменения размеров наночастиц довольно трудно достичь после изготовления. Обратимое электрохимическое осаждение металлов на заранее определенные наноструктуры с использованием химии восстановления-окисления (окислительно-восстановительной химии) предлагает практическое решение для управления размером ( 34 40 ), в то время как механическое напряжение ( 41 , 42 ) и конфигурационное изменения молекул ( 43 ) могут быть использованы для эффективной модуляции межчастичных расстояний.

Резонансно возбужденные металлические наноструктуры создают сильно ограниченные электромагнитные поля. Эти сильно ограниченные ближние поля заметно увеличивают взаимодействие светового вещества на наномасштабе, что дает начало различным приложениям, включая сверхвысокую спектроскопию и биочувствительность, визуализацию сверхвысокого разрешения и субволновую оптику ( 44 ​​). Например, в биодатчиках на основе показателя преломления вариации поляризуемости окружающей среды изменяют восстанавливающую силу плазмона и тем самым его резонансную частоту ( 45 ). Это тоже концепция, которая была успешно применена для генерации динамического плазмонного цвета. Было разработано несколько экспериментальных проектов, в которых показатель преломления окружающей (функциональной) среды и, следовательно, плазмонное возбуждение можно было контролировать с помощью внешнего стимула, такого как электрические поля, ионы, свет, электрические поля, газы и другие (рис. , C и D). В результате различные плазмонные цвета, предопределенные во время изготовления, могли быть настроены в широком спектральном диапазоне. Однако можно модулировать не только действительную часть комплексного показателя преломления, но и мнимую часть (поглощение).Такое контролируемое поглощение модулирует интенсивность плазмонного возбуждения, а не его резонансную частоту. Он успешно использовался для переключения различных цветов между двумя состояниями цвета ( 46 ) или состоянием цвета (например, синим) и состоянием поглощения (черный) ( 47 ). Слои нанометровой толщины уже были достаточными для достижения полного поглощения из-за усиленного взаимодействия с светом, обеспечиваемого наноструктурами.

Широкую цветовую гамму можно реализовать с помощью субпиксельных схем, хорошо известных из современных технологий отображения.Эти плазмонные пиксели содержат определенное количество подпикселей (например, трех основных цветов), которые окружены или покрыты активным материалом. Поглощение функционального материала контролируется и выборочно переключается, обеспечивая индивидуальное управление каждым подпикселем. По сравнению с монопиксельными конструкциями, основанными только на вариациях показателя преломления, конструкция субпикселей предлагает существенно более широкий диапазон, но за счет меньшего разрешения и яркости / отражения. Перспективными кандидатами для управляемой функциональной средой динамической плазмонной генерации цвета с использованием моно- и субпиксельных схем являются ЕС-полимеры и оксиды переходных металлов, материалы с фазовым переходом и ЖК, как обсуждается ниже.Более того, подходы на основе ЖК предлагают выбор цвета на основе поляризации, а также динамическую переориентацию наноструктур, встроенных в ЖК.

Контроль окрашивания

Далее мы представляем недавно разработанные концепции плазмонного окрашивания и обсуждаем их показатели эффективности с точки зрения потенциальных приложений. Доступно большое количество внешних стимулов, механизмов окраски, элементов управления окраской и реализаций пикселей. Чтобы подчеркнуть важность функциональных сред для управления динамическим плазмонным цветом, мы организуем обзор в соответствии с функциональными средами, например.ж., ЖК или материалы ЭК, а не механизм окрашивания или управляющие стимулы. Для получения информации о контроле окраски с помощью подходов, отличных от функциональных материалов или электрохимического осаждения, заинтересованный читатель может обратиться к более общим обзорам ( 4 , 6 , 19 ).

Гидрирование магния

Фазовые гидриды переходных металлов являются типичными кандидатами для генерации динамической плазмонной окраски. Вызванные абсорбцией / десорбцией водорода гидриды металлов изменяют свою кристаллографическую и электронную структуру, что приводит к заметным изменениям оптических свойств наряду с переходом металла в изолятор. Среди множества гидридов металлов с фазовыми переходами, Mg и MgH 2 вызывают особый интерес в области генерации динамического плазмонного цвета из-за их уникальных оптических свойств и свойств фазового перехода ( 26 ). Во-первых, Mg демонстрирует превосходный плазмонный отклик в видимом режиме по сравнению с другими распространенными гидридами металлов с фазовыми переходами, такими как палладий (Pd) или иттрий (Y), и широко используемыми пассивными металлами, такими как Au, Ag или Al. Во-вторых, его оптические свойства могут быть обратимо переключены между металлическим (Mg) и диэлектрическим (MgH 2 ) состояниями при загрузке / разгрузке водорода ( 48 ).По сравнению с другими функциональными материалами, используемыми для активной плазмоники, такими как VO 2 , Ga, германий-сурьма-теллур (GST), перовскиты или графен, Mg дополнительно предлагает гораздо больший спектральный диапазон настройки и контраст.

Как показано на рис. 2А, Дуан и др. . ( 27 ) продемонстрировали динамическую генерацию плазмонного цвета с использованием каталитических метаповерхностей Mg. Под воздействием водорода составляющие металлические наночастицы Mg были преобразованы в диэлектрические частицы MgH 2 , и плазмонные цвета были стерты.Динамические плазмонные пиксели, состоящие из наночастиц Mg, зажатых между покрывающим слоем Ti / Pd и буферным слоем титана (Ti), были изготовлены методами электронно-лучевой литографии (EBL) и испарения. В зависимости от геометрической конфигурации, например, размеров частиц и периодических расстояний между частицами, яркие отражающие цвета возникали из LSPR и аномалий Рэлея-Вуда. В качестве примера динамического управления цветом авторы изготовили высококачественный плазмонный микропринт логотипа Minerva Общества Макса Планка.При воздействии молекулярного водорода в специально разработанной газовой камере защитный слой Pd катализирует диссоциацию молекул водорода на атомы водорода, которые затем могут легко диффундировать в наночастицы Mg. Введение водорода в металлический Mg (гидрирование) привело к образованию диэлектрика MgH 2 , что сопровождалось большим объемным расширением. Обратимое преобразование из металлического в диэлектрическое состояние привело к серии изменений цвета, пока все цвета не исчезли примерно через 10 мин.Постепенное изменение цвета было связано с уменьшением металлической фракции наночастиц, образованием окружения MgH 2 и увеличением объема частиц Mg. При воздействии кислорода (дегидрирование) диэлектрик MgH 2 превращался в H 2 O и металлический Mg. Присутствие кислорода предотвращает накопление водорода на поверхности Pd и, таким образом, способствует десорбции водорода из MgH 2 . В результате логотип был постепенно восстановлен до исходного цветового состояния в течение нескольких секунд.Процесс гидрирования / дегидрирования был обратимым, и, следовательно, цвета можно было восстановить почти до исходного состояния после более чем 10 циклов. Прекращая воздействие водорода или окисления, микропринт можно «заморозить» в любом промежуточном состоянии между полностью диэлектрическим и полностью металлическим состояниями. Такая пассивная и долговременная стабильность конкретного цветового состояния очень желательна для устройств отображения, например, электронных бумаг, поскольку она снижает энергопотребление дисплея.

Рис. 2 Гидрирование магния для получения динамического цвета.

( A ) Отражающие плазмонные цвета, генерируемые наночастицами Mg, стираются (восстанавливаются) при воздействии водорода (кислорода), как показано на логотипе Minerva Общества Макса Планка. Масштабная линейка 20 мкм. Отражение (спектры и цвета) сильно зависит от размера наночастиц s и расстояния между частицами d . ( B ) Структурные цвета, выходящие из полостей FP, обратимо переключаются между цветовым состоянием и пустым состоянием при воздействии водорода и кислорода. ( C ) Схема (слева) и электронная микрофотография (справа) сканирующего цветного плазмонного дисплея. При загрузке водородом (или кислородом) фазовый переход Mg в MgH 2 (или MgH 2 в Mg) начинается от ворот Pd и развивается в боковом направлении, как показано для лицевой маски в Сычуаньской опере. Масштабная линейка 5 мкм. ( D ) Иллюстрация локального источника протонов с электрическим управлением, встроенного в устройство генерации плазмонного цвета. Когда подается 5 В, введенный водород преобразует Mg в MgH 2 , что приводит к изменению цвета (см. Цветовые палитры).(A и D) Адаптировано в соответствии с условиями Международной лицензии CC-BY Creative Commons Attribution 4.0 ( 27 ) и ( 29 ). Авторские права 2017 и 2019, Macmillan Publishers Limited. (B и C) Адаптировано с разрешения ( 14 ) и ( 28 ). Авторские права 2017 и 2018 Американское химическое общество.

Более яркие и насыщенные структурные цвета были достигнуты за счет интеграции пиксельных полостей FP, содержащих элементы Mg, как показано на рис. 2Б ( 14 ). Полость FP — это оптический резонатор, обычно состоящий из двух обращенных друг к другу зеркал и диэлектрического материала, помещенного между ними. В зависимости от толщины диэлектрика и его оптических свойств световое поле избирательно усиливается за счет резонанса. Эти FP-резонаторы широко используются в оптике, например, в качестве оптических фильтров. Используя EBL в градациях серого, были изготовлены цветные пиксели (500 × 500 нм), состоящие из полостей FP с различной высотой. Каждая полость была образована столбиком из диэлектрического силсесквиоксана (HSQ), помещенного между алюминиевым (Al) зеркалом и металлическим закрывающим слоем, состоящим из Mg / Ti / Pd (50 нм / 2 нм / 3 нм).Ключевым элементом для динамического управления отраженным светом был функциональный закрывающий слой Mg / Ti / Pd, который можно было обратимо переключать между отражающим металлическим состоянием и почти прозрачным состоянием при гидрировании и дегидрировании. В металлическом состоянии толстый покрывающий слой Mg / Ti / Pd эффективно отражал видимый свет, и никакие моды резонатора не могли быть возбуждены (пустое состояние). Под воздействием водорода многослойный слой Mg / Ti / Pd постепенно превращался в MgH 2 / TiH 2 / PdH, и эффективная толщина покрывающего слоя существенно уменьшалась.Соответственно, эффективная высота диэлектрической прокладки, определяемая высотой стойки HSQ и толщиной MgH 2 , увеличилась. Следовательно, свет, проходящий через тонкий металлический покрывающий слой TiH 2 / PdH с потерями, возбуждает резонансы полости. В зависимости от конкретной высоты столбов, заданной в процессе изготовления, резонансная полость приводила к появлению различных ярких цветов (цветового состояния). Благодаря хорошо модулированным и резким FP-резонансам, сгенерированные структурные цвета были более яркими, более насыщенными и более богатыми, чем цвета, происходящие от пикселей наночастиц Mg.

Представленные до сих пор концепции окрашивания на основе Mg не допускают селективного и локального переключения плазмонных пикселей посредством гидрирования. Как показано на рис. 2С, Дуан и Лю ( 28 ) обратились к этой важной проблеме и предложили сканирующий плазмонный цветной дисплей, работающий в режиме отражения. Следуя этой концепции, субволновые плазмонные пиксели контролировались латерально с помощью нижележащего слоя Mg в качестве экрана сканирования. Сгенерированные плазмонные цвета стирались или восстанавливались в латеральном направлении, когда слой Mg был обратимо преобразован между металлическим и диэлектрическим состоянием при (де) гидрировании.С этой целью периодически расположенные наночастицы Al были изготовлены методом EBL поверх слоя Al 2 O 3 толщиной 20 нм, расположенного на сканирующем экране Mg. Дополнительная полоса Pd, размещенная на определенном крае экрана, служила затвором для загрузки и выгрузки водорода. В негидрированном состоянии геометрия частиц на зеркале обеспечивала множество плазмонных цветов, определяемых конкретной геометрической конфигурацией. Во время гидрирования водород мог попасть в Mg только через затвор из Pd, который катализирует диссоциацию молекулярного водорода до атомарного водорода. Следовательно, абсорбция водорода начинается от затвора Pd и равномерно развивается в определенном направлении со скоростью, ограниченной диффузией водорода в Mg и MgH 2 соответственно. Сопутствующий фазовый переход металла в диэлектрик привел к образованию MgH 2 и, таким образом, к динамическому стиранию ярких цветов. Этот процесс был обратимым путем дегидрирования с использованием кислорода. Дегидрирование также началось у ворот Pd и распространялось в латеральном направлении по маршрутам диффузии водорода, что приводило к восстановлению исходного металлического экрана из Mg и связанных с ним плазмонных цветов.Изменяя положение, количество и геометрию ворот Pd, эту схему можно расширить для создания различных эффектов сканирования и приложений, таких как многофункциональная анимация или шифрование информации.

Одним из основных недостатков обсуждавшихся ранее концепций окрашивания является необходимость в громоздких газовых камерах, необходимых для (де) гидрирования, что затрудняет практическое применение в реальных условиях. Хуанг и др. ( 29 ) преодолел это ограничение и сделал важный шаг вперед в концепции окрашивания на основе магния.Интегрируя наноразмерный твердотельный источник протонов в плазмонные устройства на основе Mg, оптические свойства Mg можно было селективно и локально регулировать. Как показано на рис. 2D, электрически переключаемое плазмонное устройство состояло из многослойной системы Al (100 нм) / Mg (40 нм) / Pd (5 нм), периодически расположенных нанодисков Al, внедренных в оксид гадолиния толщиной 40 нм. (GdO x ) и слой золота (Au) толщиной 3 нм. В этой конфигурации Mg служил переключаемым зеркалом, а золото — верхним электродом затвора.Геометрия частицы на зеркале обеспечивала множество отражающих плазмонных цветов, в основном определяемых диаметром и расстоянием между нанодисками, а также расстоянием между отражающим зеркалом и массивами нанодисков Al. Когда 5 В применялось в течение 120 с, молекулы воды из влаги вблизи границы раздела GdO x / Au разделялись на молекулярный кислород (O 2 ) и ионы водорода (H + ). Смещение затвора затем перемещало извлеченные протоны через протонпроводящий слой GdO x к нижнему электроду (зеркало Al / Mg), а слой Mg был заполнен водородом.Гидрирование можно селективно и локально контролировать с помощью определенных нано- и / или микроструктурированных золотых электродов, служащих источниками ионов водорода. В результате ранее металлический Mg был заменен прозрачным диэлектриком MgH x , а слой Al служил новым нижним зеркалом. Увеличенная эффективная толщина диэлектрической прокладки, определяемая толщиной MgH x и GdO x , вызвала синий сдвиг плазмонного резонанса и изменение плазмонных цветов.При приложении -2 В в течение 1 часа плазмонные цвета восстанавливались почти до исходного состояния, демонстрируя хорошую обратимость даже после сотен циклов. Время переключения между цветовыми состояниями в основном определялось тремя процессами, а именно реакцией гидролиза воды, переносом протонов через GdO x и (де) гидрированием переключаемого зеркала Mg / MgH 2 . . В то время как гидролиз и перенос протонов были довольно быстрыми процессами (~ 10 мс), загрузка и особенно выгрузка водорода значительно замедляли общую скорость переключения.Из-за решающей важности времени переключения для экранов дисплеев авторы предложили конструкции без Mg, в которых простые изменения показателя преломления GdO x использовались для переключения цветов, создаваемых интерференцией тонких пленок.

Очевидно, окрашивание на основе Mg может рассматриваться как интересный кандидат для динамической генерации цвета из-за его способности создавать настраиваемые яркие цвета. Тем не менее, на данном этапе практические применения ограничены длительным временем отклика, сложным и дорогостоящим производством, износом элементов Mg / MgH 2 во время фазового перехода, низкой прочностью, газовыми ячейками и отсутствием локальных и выборочная адресация на уровне пикселей.В то время как последний может быть существенно улучшен за счет наноразмерных протонных насосов, как продемонстрировали Хуанг и др. . ( 29 ) медленное время переключения остается основным ограничивающим фактором. Из-за этого ограничения динамическое создание цвета на основе Mg кажется более подходящим для приложений в области шифрования информации, борьбы с подделкой или других областях, связанных с водородом.

Электрохимическое осаждение металлов

Электрохимическое осаждение позволяет точный и контролируемый рост нанометровых слоев металлов и проводящих оксидов металлов на поверхностях и наноструктурах ( 49 ).Обычно электрохимические ячейки, используемые для осаждения, состоят из пары электродов и ионов металлов в восстанавливаемой форме, растворенных в электролите между ними. При приложении напряжения ионы металлов восстанавливаются и квазимгновенно осаждаются на электрод, например, на металлические наночастицы. При приложении обратного напряжения ранее нанесенные металлы могут окисляться и снова растворяться.

В 2012 году Araki et al. ( 34 ) применил концепцию электрохимического осаждения к генерации динамического плазмонного цвета. Авторы продемонстрировали устройство EC, состоящее из гелевого электролита, содержащего ионы серебра (Ag + ), который был зажат между двумя обращенными друг к другу электродами: плоским электродом из оксида индия и олова (ITO) и электродом, модифицированным частицами ITO. В исходном состоянии устройство было прозрачным. Когда Ag наносили на электрод, модифицированный частицами, ячейка казалась черной из-за многократного рассеяния и / или поглощения света агрегированными частицами Ag. Осаждение Ag на плоской поверхности создавало серебряное зеркало, приводящее к зеркальному отражению.Позже та же группа расширила концепцию и произвела красный и синий цвета в дополнение к черному, зеркальному и прозрачному состояниям, контролируя зарождение и рост при различных напряжениях ( 35 ). Как и в базовой конфигурации, гелевый электролит на основе диметилсульфоксида был зажат между электродами и содержал нитрат серебра, хлорид меди и бромид тетрабутиламмония (рис. 3А). При приложении соответствующего постоянного напряжения Ag непрерывно осаждается на модифицированном частицами или плоском ITO-электроде, что приводит к черному или зеркальному состоянию, соответственно. Для генерации синего и красного цветов последовательно использовались два разных напряжения: В, , , 1 и В, , , 2, . Первое напряжение, В, , , 1, , со значениями более отрицательными, чем критическое напряжение зародышеобразования, прикладывали очень кратковременно, чтобы инициировать зародышеобразование Ag на плоском ITO-электроде. Сразу после этого было приложено второе напряжение В 2 с абсолютными значениями меньше, чем напряжение зародышеобразования, способствующее росту ядер Ag.Когда частицы начали расти, образовалась плазмонная полоса, вызывающая изменение цвета пропускания клетки с прозрачного на красный в течение нескольких секунд. С увеличением размера частиц (что соответствует увеличению времени осаждения) LSPR сдвигается в сторону 600 нм, что приводит к синему цвету. Кроме того, усиление связи между соседними наночастицами привело к дальнейшему смещению плазмонного резонанса в красную область. Хотя можно было измерить очень равномерный рост наночастиц, SD по размеру и множественные взаимодействия между случайно распределенными соседними частицами привели к относительно широким пикам поглощения (по сравнению с раствором химически синтезированных наночастиц Ag), что ограничивало чистоту цвета.При приложении положительного напряжения электроосажденный Ag окислялся и растворялся, что приводило к увеличению пропускания электрохимической ячейки. Следуя этому электрохимическому подходу, можно обратимо переключать пять различных цветовых состояний, включая черный, зеркальный, прозрачный, красный и синий, контролируя напряжение между электродами ITO.

Рис. 3 Электрохимическое осаждение металлов для получения динамического цвета.

( A ) Пять различных цветовых состояний, включая прозрачный, черный, зеркальный, красный и синий, реализуются путем электрически контролируемого осаждения Ag на плоские электроды, модифицированные частицами ITO и ITO. ( B ) Электрохимический контролируемый рост наночастиц Au-Ag ядро-оболочка в гексагонально расположенных нанопорах. По мере того как толщина оболочки Ag увеличивается со временем осаждения, плазмонный резонанс смещается в сторону более коротких длин волн, что приводит к различным плазмонным цветам. ( C ) Демонстрация модуляции света в реальном времени для активной маскировки: механический плазмонный хамелеон. Чешуйчатые плазмонные цветные пятна, состоящие из электрохимических ячеек размером см 2 , имитируют цвет фона.После зондирования и спектрального анализа плазмонные цвета динамически подстраиваются под соответствующие фоновые цвета с использованием подхода обратимого электроосаждения, аналогичного (B). (A) Адаптировано с разрешения ( 35 ). Авторское право 2013 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (B) Адаптировано с разрешения ( 36 ). Copyright 2014 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (C) Адаптировано с разрешения ( 37 ). Авторское право Американского химического общества, 2016 г. , https://pubs.acs.org/doi/10.1021 / acsnano.5b07472. Дальнейшие разрешения, связанные с отрывками из материалов, следует направлять в Американское химическое общество.

Непрерывная настройка цвета от желтого до синего была достигнута путем обратимого электроосаждения и растворения оболочек Ag, окружающих наночастицы Au ( 36 ). Используя шаблон из анодированного оксида алюминия (AAO) в качестве маски для травления, авторы вытравили периодические массивы отверстий в слое SiO 2 толщиной 50 нм, расположенном на проводящей подложке ITO (рис.3Б). Термическое испарение золота и последующее частичное удаление покрытой золотом АОА привело к осаждению наночастиц Au (диаметром 40 нм) в лунках. Интегрированные в функциональную электрохимическую ячейку, наночастицы служили катодом во время осаждения серебра (процесс восстановления). Обращенный противоэлектрод представлял собой слой платины (Pt) толщиной 1 нм, нанесенный на стеклянное окно. При приложении напряжения Ag электрохимически осаждали из электролита, содержащего нитрат серебра, а также нитрат калия. На наночастицах Au начала расти серебряная оболочка. Конкретный размер частиц ядро-оболочка Au-Ag и, следовательно, их плазмонный цвет можно эффективно контролировать с помощью времени осаждения. При нулевом времени осаждения плазмонное возбуждение массива наночастиц чистого Au проявлялось при 580 нм, и наблюдалась желтая окраска отражательной способности ячейки. По мере увеличения серебряной оболочки плазмонная полоса смещалась в сторону 400 нм, что является характерной частотой для LSPR чистых наночастиц Ag.Промежуточные плазмонные состояния и связанные с ними цвета во время осаждения металла определялись толщиной оболочки Ag (материальный фактор) и формой частиц ядра-оболочки Au-Ag (фактор формы). Для самых больших времен осаждения (50 с) ожидалось насыщение синего сдвига, но наблюдалось красное смещение. По мнению авторов, превращение полусферических частиц в вытянутые полусферические частицы (коэффициент формы) в процессе роста способствовало немонотонной связи между временем осаждения и резонансной частотой (цветом). В других работах было обнаружено, что материальный фактор и фактор формы имели одинаковые направления сдвига пиков для представленной конфигурации ядро-оболочка Au-Ag, что значительно помогло достичь широкого диапазона настройки ( 37 ). Соответствующее цветовое состояние также может быть восстановлено почти до исходного желтого цвета, что является предпосылкой для обратимого переключения цвета. В этом случае поменялись функциональные возможности Pt-электрода и Au-электрода с наноструктурой: Pt служила катодом, а наноструктуры Au — анодом.При приложении определенного напряжения в течение 60 с на золотом электроде происходило окисление, оболочка Ag растворялась, и оставались чистые наночастицы Au. Переключение между исходным цветом и состоянием цвета было показано за 10 циклов с достаточно хорошим качеством. Однако осаждение Ag на окне Pt-электрода снижает его коэффициент пропускания и, таким образом, значительно снижает яркость генерируемого цвета. Кроме того, паразитный рост сплавов Au / Ag за пределами наночастиц Au изменил цвет устройства в синий цвет уже после третьего цикла переключения. Оба эффекта делают потенциальные устройства совершенно неприменимыми для реальных приложений, где требуется высокая стойкость цвета.

Wang и др. сообщили о значительном увеличении срока службы 200 рабочих циклов с хорошей стойкостью окраски. ( 37 ). Подобно ранее обсужденному исследованию, авторы изготовили наночастицы золота (AuNPs) в гексагональных ячейках, упаковали их в электрохимическую ячейку и заполнили устройство гелевым электролитом на основе диметилсульфоксида, содержащим ионы Ag + .Путем приложения разных напряжений оболочки Ag разной толщины обратимо электроосаждены и удаляются на / с наноструктур Au. В результате плазмонное отражение частиц ядро-оболочка Au-Ag можно непрерывно настраивать между 430 нм (синий цвет) и 650 нм (красный цвет) в течение нескольких секунд. Более того, различные цвета могут быть электрически активированы во время процесса осаждения и снятия изоляции, предлагая множество потенциальных применений, например, активную маскировку. В качестве примера авторы сконструировали механического плазмонного хамелеона, который быстро адаптировал окружение объекта (рис. 3C). Механический хамелеон был покрыт чешуйчатыми плазмонными цветными пятнами (типичный размер до нескольких квадратных сантиметров), состоящими из вышеупомянутых электрохимических ячеек. Кроме того, были интегрированы два датчика, определяющих окружающий цвет. Выходной сигнал датчика анализировался микроконтроллером, который впоследствии подавал напряжение 1,5 В в течение подходящего времени на соответствующий плазмонный патч.В результате отобразился цвет, соответствующий фону.

Примечательно, что ключевым параметром для настройки LSPR на основе размера является оптический размер (например, оптическая длина) наноструктуры, а не ее геометрический размер (например, геометрическая длина). Наночастицы, состоящие из двух сегментов, например, из металла и диэлектрика длиной L м и L d , имеют общий геометрический размер L м + L d , но LSPR в основном связан с длиной L м металлической наноструктуры. Недавно этот факт был использован для настройки LSPR, обеспечиваемой обратимым окислением (восстановлением) пленки меди (Cu), содержащей нанощели ( 38 ). В этой конфигурации Cu окисляется предпочтительно на границах раздела нанощелей и, таким образом, модулирует оптические длины, в то время как геометрические длины остаются постоянными. В спектрах отражения наблюдались сдвиги LSPR до 200 нм. Эта концепция также была применена к наноструктурам ядро-оболочка золото / серебро (хлорид), где оболочка могла быть обратимо переключена между полупроводниковым хлоридом серебра и проводящим серебром при окислительно-восстановительной химии ( 39 ).Однако оба исследования включали только обширный анализ резонансных сдвигов во время окислительно-восстановительных реакций, но не продемонстрировали динамическое окрашивание.

Таким образом, обратимое электрохимическое осаждение было успешно применено для динамической генерации плазмонных цветов, охватывающих весь видимый спектральный диапазон. У продемонстрированных устройств достаточно хорошая яркость. Низкая чистота цветов, вызванная широкими и перекрывающимися резонансами, может быть улучшена за счет использования более сложных схем наноструктур, обеспечивающих, например, спектрально резкие резонансы Фано.Однако время окрашивания порядка нескольких секунд препятствует потенциальным приложениям для цветных дисплеев с высокой частотой обновления. Кроме того, стойкость / стабильность цвета в течение многих рабочих циклов страдает от окисления Ag, износа и истирания (из-за циклического осаждения / удаления Ag) и паразитного осаждения металлов. Недавно было показано, что паразитное случайное зародышеобразование можно улучшить, используя полые оболочки из сплавов Au / Ag в качестве стабильных закрепляющих сторон ( 40 ). Однако износ имеет особое значение для сильно взаимодействующих наночастиц, где небольшие изменения расстояния приводят к большим спектральным сдвигам и связанным с ними изменениям цвета.Хотя производство и эксплуатацию можно легко масштабировать, реализация электрохимических плазмонных ячеек в качестве функциональных плазмонных пикселей на цветных дисплеях требует дополнительных технических усилий. В частности, серьезной проблемой является возможность адресации и изготовление пикселей микрометрового или даже нанометрового размера, состоящих из электрохимически переключаемых наночастиц Au-Ag ядро-оболочка.

Жидкие кристаллы

Вдохновленные ЖК-технологией, многие исследования в области генерации динамического плазмонного цвета были посвящены контролю окраски на основе ЖК.ЖК представляют собой промежуточное состояние между твердым телом и жидкостью с уникальными свойствами, что позволяет использовать множество приложений в современном мире ( 50 , 51 ). В общем, ориентация составляющих молекул ЖК или двойное лучепреломление можно переключать оптически, термически или электрически в миллисекундных временных масштабах бесконечное количество раз без какого-либо ухудшения качества. ЖК как функциональный оптический материал обеспечивают три механизма динамического управления плазмонными цветами.Во-первых, ЖК изменяют состояние поляризации света, падающего на анизотропные наноструктуры или рассеиваемого на них, из-за их двоякопреломляющей природы. В сочетании с дополнительным поляризационным элементом можно выбрать различные состояния поляризации плазмонного возбуждения и соответствующие цвета. Во-вторых, анизотропный показатель преломления ЖК, окружающих металлические наноструктуры, можно контролировать электрически или оптически. Как описано выше, вариации окружающего показателя преломления изменяют частоту плазмонного резонанса и тем самым воспринимаемый цвет.В-третьих, анизотропные AuNP, диспергированные в ЖК-матрице, могут выравниваться электрическим полем. Дополнительный поляризатор выбирает желаемое состояние поляризации и плазмонный цвет соответственно.

По аналогии со стандартной технологией ЖКД, несколько групп использовали ЖК в качестве ротаторов поляризации в различных конфигурациях ( 46 , 47 , 52 55 ). Например, Олсон и др. . ( 47 ) использовали ЖК в качестве вращателя поляризации для электрического переключения плазмонных пикселей из цветного состояния в черное, как схематично показано на рис. 4А. Яркие структурные цвета были получены с помощью гексагонально расположенного массива наностержней Al, изготовленного с использованием EBL и электронно-лучевого испарения. При освещении светом в геометрии типа ослабленного полного отражения возбуждались моды решетки (настраиваемые с помощью периодичности массива), а также поляризационно-зависимые LSPR (настраиваемые с помощью геометрических размеров наностержня Al). Взаимодействие между широкополосным LSPR и спектрально резким решеточным резонансом привело к интерференции типа Фано. И резонанс типа Фано, и дифракционная связь в дальней зоне существенно сужали плазмонные резонансы.Это привело к чрезвычайно ярким цветам, регулируемым в широком спектральном диапазоне. LSPR и связанная с ними окраска сильно зависят от поляризации, поскольку эффективно рассеивается только свет, поляризованный параллельно длинной оси стержня. Квадратные пиксели (длина стороны 1,5 мм), состоящие из этих поляризационно-селективных плазмонных наностержней, были включены в ЖК для демонстрации включения и выключения красного, зеленого и синего цветов. С этой целью слой LC 4-циано-4’пентилбифенила (5CB) толщиной 6 мкм был зажат между покрытыми полиимидом наноструктурами Al на ITO и лицевой поверхностью ITO, покрытой полиимидом, без наноструктур.В состоянии выключенного напряжения ЖК были выровнены в их конфигурации скрученного нематика (TN), вызывая поворот на 90 ° света, рассеянного стержневыми наноструктурами. Рассеянный и повернутый свет проходил через поляризационный фильтр, установленный перед детектором, и пиксели были видны. Когда было приложено 20 В, ЖК выстраивались параллельно приложенному электрическому полю через ЖК-ячейку. ЖК не модулируют поляризацию, и поляризация, создаваемая стержневой наноструктурой, сохраняется.В результате поляризатор блокировал свет, рассеянный плазмонными пикселями, и пиксели казались черными в состоянии под напряжением. С точки зрения потенциальных приложений этот подход привлекателен из-за его широкой цветовой гаммы, но имеет два существенных концептуальных недостатка в дополнение к высокому энергопотреблению и недостаточной компактности. Во-первых, плазмонные цвета на основе дифракции, полученные в этом исследовании, сильно менялись в зависимости от угла обзора. Использование дополнительных диффузоров может уменьшить угловую зависимость, но уменьшить яркость.Во-вторых, эффективность, определяемая как соотношение между интенсивностями рассеянного и падающего света, была ниже 4%. Такое низкое значение в основном связано с относительно большими расстояниями между частицами, которые невозможно увеличить без изменения плазмонных цветов.

Рис. 4 ЖК для динамической генерации цвета.

( A ) Плазмонные пиксели (1,5 мм × 1,5 мм), состоящие из анизотропных наностержней, покрытых ЖК-слоем, включаются и выключаются посредством электрического вращения состояния поляризации света.( B ) Реверсивное переключение между определенными цветами достигается путем модуляции состояния поляризации света, падающего на массив металлических наноотверстий с асимметричной решеткой, покрытый ЖК. ( C ) Оптическое переключение анизотропного показателя преломления ЖК. ( D ) ЖК-ячейка для модуляции показателя преломления с электрическим управлением. ( E ) Электрически управляемое вращение поляризации и модуляция показателя преломления ЖК для генерации плазмонного цвета. ( F ) Анизотропные золотые наностержни, встроенные в ЖК-хост, выравниваются внешним полем E .(A и B) Адаптировано с разрешения ( 47 ) и ( 46 ). Авторское право 2016 и 2017 гг. Американского химического общества. (C) Адаптировано с разрешения ( 56 ). Copyright 2012 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (D и E) Адаптировано в соответствии с условиями Международной лицензии CC-BY Creative Commons Attribution 4.0 ( 58 ) и ( 54 ). Авторские права 2015 и 2017, Macmillan Publishers Limited. (F) Адаптировано с разрешения ( 62 ).Авторское право, 2014 г., Американское химическое общество.

Ли и др. . ( 46 ) пошел дальше этой концепции и электрически переключил одиночный плазмонный пиксель между двумя основными цветами вместо простого включения и выключения. Таким образом, один многоцветный пиксель может быть реализован путем смешивания двух основных цветов. С этой целью с помощью EBL были изготовлены прямоугольные решетчатые массивы наноотверстий с асимметричной периодичностью в направлениях x и y , обеспечивающие поляризационно-зависимое экстраординарное оптическое пропускание (EOT) (рис.4Б). Между массивом наноотверстий и стеклянной подложкой, покрытой лицевой стороной из ITO, был интегрирован слой электрически переключаемых ЖК-молекул TN толщиной 5 мкм для модуляции поляризации падающего света. Дополнительный поляризационный слой, пропускающий только y -поляризованный свет, был добавлен поверх стеклянной подложки, что сделало устройство очень компактным по сравнению с ранее представленной конструкцией. В электрически насыщенном состоянии (5 В) молекулы ЖК были выровнены вертикально, и молекулы ЖК не влияли на поляризацию, заданную поляризационным слоем. Этот линейно поляризованный y падающий свет проходил через слой ЖК и возбуждал гибридные моды LSPR и SPP, вызывая EOT до 40%. Соответствующие цвета можно регулировать в широком спектральном диапазоне, изменяя структурные условия, такие как размер отверстия, форма отверстия, периодичность решетки, толщина пленки и диэлектрическая среда. На рис. 4В показана палитра ярких цветов, созданная с помощью различных периодичностей и размеров отверстий. В выключенном состоянии, состоянии TN, падающий свет с линейной поляризацией y был повернут на поляризацию x ЖК-слоем.Из-за различной периодичности решетки в направлениях x и y плазмонный резонанс и, следовательно, связанный с ним цвет существенно изменились, например, с оранжевого на зеленый, как показано на фиг. 4B. Как и ожидалось для устройств на основе ЖК, время окрашивания измерялось в миллисекундах (до 7 мс). Кроме того, авторы применили промежуточные напряжения и, таким образом, активировали различные состояния ЖК, которые лишь частично поворачивали поляризацию падающего света. Следовательно, два основных цвета, определенные плазмонными резонансами в направлениях x и y , могли быть наложены друг на друга, и были сгенерированы различные вторичные цвета.В результате только один пиксель, состоящий из минимального количества отверстий, необходимого для обеспечения EOT, передает различные вторичные цвета. Однако реализация более широкой гаммы требует более широкого диапазона настройки или реализации субпикселей.

Многообещающая стратегия для реализации более широкой гаммы с использованием одного единственного плазмонного пикселя — обратимая регулировка анизотропных диэлектрических свойств окружающих ЖК. Показатель преломления ЖК является анизотропным, и его можно обратимо переключать между обычным ( n o ) состоянием и необычным ( n e ) состоянием посредством фазовых переходов или выравнивания электрического поля молекул ЖК.Изменения могут быть внесены электрически, термически или даже оптически. Естественно, оптические подходы привлекательны, учитывая их дистанционное, временное и пространственное управление. Уже в 2012 году Liu et al . ( 56 ) продемонстрировали полностью оптический контроль ЖК для динамической плазмонной окраски. Авторы изготовили плазмонные пропускающие фильтры, состоящие из решеток кольцевых апертур с литографией сфокусированным ионным пучком (FIB), и покрыли их слоем светочувствительного ЖК, 4-бутил-4-мети-оксиазобензола (рис.4С). Производное азобензола переводилось из состояния транс -изомер (стержнеобразная форма) в состояние цис -изомера (изогнутая форма) при УФ-освещении. Изогнутая форма фотохромных ЖК нарушила локальный порядок (нематическая фаза), и образовалась изотропная ЖК-фаза. В результате фазового перехода ЖК показатель преломления уменьшился на 2,5% и модулировал свойства пропускания плазмонных наноструктур более чем на 40% в резонансе. После освещения видимым светом или термической изомеризации фотохромный ЖК вернулся из состояния cis в состояние trans , и нематическая фаза с ее удельным показателем преломления была восстановлена. Хотя в этом подходе использовались металлические кольцевые решетки апертур, обеспечивающие плоские поверхностные плазмоны и цилиндрические поверхностные плазмоны для окрашивания, модуляция показателя преломления ЖК также применялась для переключения структурных цветов, генерируемых диэлектрическими метаповерхностями ( 57 ).

Помимо оптического управления, электрическое переключение анизотропного показателя преломления ЖК также применяется для динамической генерации плазмонных цветов. В течение последних нескольких лет было сообщено о нескольких экспериментах, подтверждающих концепцию, все из которых были ограничены небольшим диапазоном настройки цвета, вызванным умеренными сдвигами плазмонных возбуждений.В последнее время концепция получила существенное развитие ( 58 ). Непрерывная настройка цвета в значительно большом спектральном диапазоне (95 нм) была достигнута за счет использования ЖК с сильным двойным лучепреломлением, непосредственно нанесенных на массивы мелких алюминиевых нанолун (рис. 4D). Ключом к широкой настройке цвета была неглубокая конструкция плазмонных нанолун, которая позволила полностью переориентировать ЖК и одновременно оптимизировать изменение показателя преломления. Эти мелкие нанолунки были отпечатаны на полимере и покрыты гладким верхним слоем алюминия (30 нм).Мастер-шаблоны, изготовленные методом прямой лазерной записи, позволили не только создавать масштабируемые образцы, но и наносить нано-отпечатки на гибкие подложки. Компактная ЖК-ячейка завершена слоем ЖК с сильным двойным лучепреломлением (Hi-Bi LC) толщиной 5 мкм, расположенным поверх нанолун, и обращенной к нему суперстратой, покрытой ITO. Свет, падающий на массивы Al нанолун, возбуждает SPP, связанные с решеткой, и отраженный свет, обычно от 50 до 80%, определяет воспринимаемый цвет. Фактически, SPP и связанные с ними цвета сильно зависели от периодичности массивов и показателя преломления окружающего ЖК.Последний можно непрерывно регулировать между n o = 1,55 и n e = 1,97 за счет ориентации ЖК, управляемой напряжением, приложенным к ЖК-ячейке. В выключенном состоянии неглубокая конструкция нанолун позволяла однородное выравнивание ЖК параллельно поверхности Al внутри нанолун. Когда было приложено внешнее напряжение, молекулы ЖК начинали вертикально вращаться из своего исходного состояния, пока они не выровнялись вдоль электрического поля внутри и снаружи ям.Весьма обратимый процесс ориентации обычно выполнялся менее чем за 90 мс. Другие конструкции, например, нанокарманы с большим отношением глубины к диаметру, страдали от вертикального выравнивания уже в выключенном состоянии из-за чрезвычайно высокой поверхностной чувствительности ориентации ЖК. В отличие от этих неоптимизированных конструкций, неглубокие нанокарманы позволили полностью переориентировать, что привело к максимальному изменению показателя преломления на 0,4 и, таким образом, смещению резонанса SPP до 95 нм. Основываясь на этой концепции, Франклин и др. .( 58 ) сфабриковал плазмонное цветное микроизображение афганской девушки, которое можно было настроить электрически. Для успешного переключения всех цветов применялись относительно высокие электрические поля. Авторы объясняют этот факт поверхностными силами сцепления молекул ЖК, которые были значительно выше вблизи наночастиц по сравнению с массой ЖК. Кроме того, силы сильно зависели от топографии поверхности Al, например, периодичности массивов нанолун, что приводило к различным напряжениям насыщения для зеленого (2.5 В мкм −1 ) и розового (10 В мкм −1 ) цветов. Хотя этот механизм окрашивания на основе решеток имеет внутренние ограничения в отношении минимального размера пикселя (приблизительно 2,1 мкм) и угла обзора (неизменный только до 20 °), включение ЖК обеспечило яркие цвета, настраиваемые в широком спектральном диапазоне. Это в основном дает возможность разрабатывать пиксельные цветные дисплеи на основе двух настраиваемых цветовых субпикселей вместо трех статических цветовых субпикселей (например, RGB), которые обычно интегрированы в современные дисплеи.

Очень важный шаг в направлении одиночных плазмонных пикселей, создающих полный базовый набор цветов RGB, был сделан той же группой в последующем исследовании ( 54 ). Авторы существенно расширили базовую концепцию и использовали вращение поляризации в дополнение к анизотропному показателю преломления. С помощью комбинации обоих эффектов ЖК отражающий цвет одного плазмонного пикселя может динамически настраиваться во всем видимом спектральном диапазоне в зависимости от приложенного напряжения.Подобно базовой конструкции, ЖК-ячейка содержала мелкие нанокарманы, ЖК в качестве функциональной среды и электрод, покрытый ITO (рис. 4E). Однако вместо гладкой пленки Al на мелкие нанолунки был нанесен шероховатый слой алюминия (диаметр зерна 30 нм). Наличие анизотропной среды с показателем преломления вблизи шероховатой поверхности Al вызывало поляризационную зависимость на ППП, связанных с решеткой. Следовательно, в выключенном состоянии могут генерироваться два основных цвета, например синий и красный, при освещении светом, поляризованным параллельно или перпендикулярно директору ЖК вблизи наноструктур, соответственно.При напряжениях ниже 3,5 В ориентация ЖК вблизи наноструктур (поверхностных ЖК) оставалась прежней, но объемные ЖК перестраивались, и поляризация падающего света изменялась соответствующим образом. В зависимости от состояния поляризации падающего света, которое регулировалось непосредственно с помощью приложенного напряжения, различные вторичные цвета с различными поляризациями были реализованы путем смешивания основных цветов — красного и синего. При напряжениях выше 3,5 В ориентация объемных ЖК насыщалась, и поверхностные ЖК начинали перестраиваться по вертикали, как поясняется для базовой конструкции.Переориентация поверхностных ЖК сопровождалась увеличением показателя преломления, что приводило к красному смещению ППП и соответствующему зеленому цвету. При напряжениях насыщения (50 В) и объемные, и поверхностные ЖК были полностью выровнены по вертикали, что приводило к потере двойного лучепреломления и поляризационной зависимости наноструктурированной поверхности Al. Чтобы продемонстрировать возможность простого внедрения этого подхода в современные устройства отображения, плазмонные пиксели микрометрового размера были интегрированы в обычную пропускающую TN ЖК-панель.Также в этом раннем неоптимизированном состоянии авторы могли продемонстрировать время переключения менее 70 мс. Хотя угловая инвариантность и создание черного и серого цветов требуют дальнейших инженерных усилий, этот подход имеет большой потенциал. В частности, возможность создания базового набора цветов RGB только с одним пикселем может привести к дальнейшему улучшению и без того превосходного разрешения без уменьшения размера (суб) пикселя.

Кроме того, плазмонные цвета динамически контролировались с помощью анизотропных металлических наноструктур, встроенных в ЖК-матрицу.Нематические дисперсии наночастиц, такие как наностержни и нанопластинки, были получены путем присоединения молекул ЖК к металлическим наноструктурам с использованием специальной химии функционализации ( 59 63 ). Анизотропные наночастицы следовали за директором n , описывающим среднюю локальную ориентацию молекул ЖК, которую можно регулировать с помощью приложенного электрического поля ( 62 , 63 ). Например, Лю и др. . ( 62 ) интегрированные золотые наностержни (AuNR), выровненные параллельно директору, в ЖК-матрицу, как схематически показано на рис. 4F. При освещении белым светом, поляризованным вдоль директора n , возбуждались продольные LSPR и передавался соответствующий зеленый цвет. Во включенном состоянии (4 В) директор, а также наностержень механически вращались и в конечном итоге выровнялись по вертикали. При световом освещении поперечный LSPR возбуждался, вызывая появление красного цвета. Как и ожидалось для LC, процесс переключения был обратимым; однако переключение заняло сотни миллисекунд, что значительно больше по сравнению с другими подходами LC.Хотя плазмонные изображения миллиметрового размера можно переключать между двумя цветами, метод имеет существенные ограничения, в частности, для реализации и активации пикселей микрометрового размера или даже субпикселей. Это также справедливо для других подходов, основанных на переориентации, включая оптически переключаемые AuNR, встроенные в органические суспензии ( 64 ) или магнитно переключаемые наночастицы в феррожидкостях ( 65 ).

Конкретная производительность и, следовательно, применимость к технологии отображения критически зависят от соответствующего подхода ЖК. Ввиду возможной интеграции в пиксельные устройства отображения механическое вращение наноструктур, встроенных в нематические ЖК, кажется весьма недопустимым. Контроль окраски, основанный на простой модуляции показателя преломления анизотропного ЖК, имеет определенный потенциал, но обычно охватываются только части видимого спектрального диапазона. Подходы с использованием ЖК в качестве ротаторов поляризации являются многообещающими для плазмонных дисплеев, поскольку они потенциально обеспечивают широкую гамму, если реализованы конструкции субпикселей.Самый многообещающий контроль окраски на основе ЖК сочетает в себе модуляцию показателя преломления и вращение поляризации. В этой комбинации количество субпикселей значительно сокращается даже до одного пикселя, потенциально увеличивая разрешение без уменьшения размера пикселя. Все представленные подходы к окрашиванию на основе ЖК предлагают более быстрое время переключения по сравнению с вышеупомянутыми контролями окрашивания на основе водорода и электрохимического осаждения. Кроме того, уже существующие знания о технологии ЖК облегчают интеграцию ЖК в системы на основе плазмонных наноструктур.Использование ЖК для управления плазмонными цветами имеет недостатки, уже известные коммерческой ЖК-технологии. Во-первых, постоянная мощность требуется для поддержания текущего состояния цвета. Во-вторых, ЖК-ячейки микрометровой толщины и дополнительные поляризаторы для фильтрации цвета снижают эффективность отражения и увеличивают сложность изготовления. Для решения этих проблем необходимо предпринять дополнительные исследования.

EC-полимеры

EC-полимеры, такие как полипиррол, политиофен, полианилин (PANI) и поли (3,4-этилендиокситиофен) (PEDOT), обеспечивают обратимое изменение цвета во время электрически контролируемых окислительно-восстановительных реакций.Во время процесса восстановления (увеличение количества электронов) или окисления (потеря электронов) электронные свойства проводящих (или конъюгированных с пи) полимеров значительно изменяются, что приводит к сильным изменениям сложной диэлектрической функции и, следовательно, цветов поглощения ( 66 ). Превосходный обратимый и непрерывный контроль окислительно-восстановительных состояний предполагает, что проводящие ЕС-полимеры являются перспективными кандидатами для применения в дисплеях ( 5 ). В частности, их яркие цвета, низкое энергопотребление и простота обработки при низких затратах — даже на гибких подложках — привлекательны для полноцветных отражающих дисплеев, например.g., электронные бумаги или электронные рекламные щиты. Тем не менее, существенные недостатки все еще не позволяют реализовать их в коммерческих устройствах отображения. Относительно толстые полимерные слои необходимы для создания достаточно высокого контраста. Однако эти толстые слои ограничивают ионную диффузию в ЕС-полимере, что приводит к значительному увеличению времени переключения ( 67 ). Типичное время переключения τ ∝ L 2 / D , с коэффициентом ионной диффузии D и толщиной слоя L между различными цветовыми состояниями составляет порядка секунд ( 68 ). В дополнение к необходимости толстых слоев, существенный контраст требует относительно высоких электрохимических потенциалов во время процесса переключения, что приводит к ухудшению качества полимеров. Наконец, один тип электрохимического полимера не может покрыть весь видимый диапазон. В принципе, последнюю проблему можно решить путем субтрактивного (голубой, пурпурный и желтый) или аддитивного (красный, зеленый и синий) смешивания цветов с использованием субпикселей. Однако для субпикселей требуются дополнительные сопряженные полимеры (по крайней мере, три) и разделительные слои, что увеличивает сложность изготовления и дополнительно снижает скорость переключения, а также эффективность отражения.Гибридные системы ЕС-полимеров и плазмонных наноструктур могут помочь преодолеть эти ограничения. Тонкие нанометровые слои ЕС-полимеров, расположенные в плазмонных горячих точках, в основном выполняют ту же функцию, что и сильно протяженные слои ЕС-полимеров. Следовательно, время переключения улучшается на порядки, обеспечивая более высокие контрасты и меньшее ухудшение из-за более низких коммутационных напряжений. Кроме того, плазмонные элементы расширяют гамму, если приближаются субпиксели или используются отдельные плазмонные пиксели, обеспечивающие широко настраиваемые плазмонные возбуждения.

Следуя этому подходу, Xu et al. ( 68 ) продемонстрировал высококонтрастное полноцветное переключение ЭК с использованием плазмонных нанощелей в качестве светофильтров пропускания. Глубокие субволновые нанощели (ширина 70 нм), расположенные в виде массивов с различной периодичностью (от 240 до 390 нм), были изготовлены путем фрезерования ФИП в алюминиевом электроде толщиной 250 нм (см. Рис. 5А). Дополнительный слой Si 3 N 4 был добавлен под алюминиевым электродом для сужения ширины плазмонной линии и дальнейшего улучшения чистоты плазмонного цвета.Наноструктурированный электрод, счетчик Pt и электрод сравнения были погружены в электрохимическую ячейку и в слой электрически переключаемого поли (2,2-диметил-3,4-пропилендиокситиофена) толщиной 15 нм (PPDOT-Me 2 ). ) впоследствии электроосаждался на массивы нанощелей. Путем приложения определенных низких напряжений к наноструктурированному электроду электроны из металла и ионы из электролита вводились (восстановление) или удалялись (окисление) сопряженного полимера, соответственно.В окисленном состоянии («ВЫКЛ.») PPDOT-Me 2 показал широкополосный пик оптического поглощения в центре видимого спектрального диапазона, что привело к однородному черному цвету. В сокращенном («ВКЛ») состоянии PPDOT-Me 2 был прозрачным. Таким образом, падающий свет проходил через ЕС-полимер и возбуждал связанные плазмонные моды, которые распространялись вдоль нанощелей и поверхностей Al, вызывая отчетливые плазмонные цвета. В зависимости от периодичности прорезей, заданной во время нанопроизводства, могут быть получены отчетливые яркие цвета, покрывающие весь видимый спектральный диапазон (см.рис.5А). Контрастность переключения между цветным и черным состояниями составляла от 73 до 90%, а абсолютная эффективность передачи на отфильтрованных длинах волн колебалась от 13 до 18%, что значительно ниже, чем у коммерческих ЖК-пикселей. По сути, более эффективные полимеры и оптимизированные плазмонные наноструктуры должны обеспечивать более высокие коэффициенты пропускания и контрасты переключения. Как и ожидалось, использование тонких слоев ЕС-полимера значительно сократило время переключения. Еще более быстрая скорость переключения ниже 10 мс, которая уже сопоставима с коммерчески доступными дисплеями, была достигнута с помощью модифицированной плазмонной нанощели, покрытой PANI вместо PPDOT-Me 2 .Кроме того, вместо алюминия использовалось золото, и под нанощели не был добавлен волновод из Si 3 N 4 . Однако устройство работало только в красном спектральном диапазоне из-за высоких потерь распространения ППП встроенных элементов Au. По мнению авторов, время переключения может быть дополнительно сокращено за счет оптимизации электрохимической ячейки, например, уменьшения емкости ячейки и сопротивления электролита. Кроме того, низкое энергопотребление (напряжения до 0.Только 6 В) и хорошая долговечность без разрушения полимера после тысяч циклов делают этот подход перспективным для плазмонных видеодисплеев с высокой частотой обновления.

Рис. 5 ЕС-полимеры для динамического создания цвета.

( A ) Электрохромный PolyProDoT-Me 2 , нанесенный на массивы нанощелей из алюминия, электрически переключается между восстановленным (ВКЛ) состоянием и окисленным (ВЫКЛ) состоянием. ( B ) В зависимости от окислительно-восстановительного состояния полипиррола (PPy) плазмонные цвета либо поглощаются (ВЫКЛ), либо передаются (ВКЛ) полимером ЕС.( C ) Конструкция ячейки для отражающего плазмонного контроля цвета с использованием только CMOS-совместимых материалов. ( D ) Непрерывная, но немонотонная плазмонная настройка цвета золотого наноша, покрытого PANI. ( E ) Во время электрически контролируемых окислительно-восстановительных реакций ЕС-полимера (ECP) LSPR модулируется по резонансной частоте и интенсивности. ( F ) Покрытый PANI одиночный AuNP, расположенный на золотом зеркале для динамической генерации плазмонного цвета. (A) Адаптировано в соответствии с условиями CC-BY Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия ( 68 ). Авторское право 2016, Macmillan Publishers Limited. (B) Адаптировано с разрешения ( 69 ). Авторское право 2016 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (C, D и E) Адаптировано с разрешения ( 70 ), ( 71 ) и ( 72 ). Авторские права 2017, 2019 и 2016 Американского химического общества. (F) Взято из ( 78 ). © Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC), http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/.

Другая концепция плазмонного окрашивания на основе EC с потенциальными приложениями для гибких плазмонных видеодисплеев и полноцветных электронных документов была предложена Xiong et al . ( 69 ). Авторы электрополимеризовали тонкие слои полипиррола толщиной от 110 до 260 нм на массиве наноотверстий, расположенном на слое Al 2 O 3 , поддерживаемом зеркалом из серебра (см. Рис. 5B).Толщина разделительного слоя из Al 2 O 3 варьировалась от 40 до 95 нм для создания различных структурных цветов, возникающих из резонансов полости. Сильное резонансное рассеяние и возбуждение поверхностных плазмонов массивами наноотверстий еще больше повысило эффективность окрашивания. Погруженный в электролит на водной основе, содержащий NaDBS и LiCl, полипиррол, нанесенный на пленку металл-изолятор-наноотверстие (MIN), мог электрически переключаться между восстановленным и окисленным состояниями путем приложения соответствующих напряжений.Что касается других проводящих полимеров, инжекция и извлечение электронов и ионов из полимера изменяют его зарядовое состояние и, следовательно, его абсорбционные свойства. В проводящем состоянии («Выкл.») Полипиррол сильно поглощал видимый свет, что приводило к однородному черному цвету. Когда полипиррол был восстановлен до нейтрального состояния («Вкл.»), Ширина запрещенной зоны изменялась и одновременно снижалось его поглощение. Затем падающий свет может проходить через слой EC и возбужденные SPP, а также резонансы полости.В результате отчетливые цвета, заданные толщиной слоя Al 2 O 3 , были отражены с высокой эффективностью (отражение> 90%). Высококонтрастное переключение между цветным и черным состояниями заняло сотни миллисекунд, что сопоставимо со временем переключения коммерческих черно-белых электрофоретических дисплеев. Кроме того, долговечность устройства была отличной. В течение тысяч циклов переключения без каких-либо мер предосторожности наблюдалось изменение интенсивности менее 10%. Однако плазмонные цвета, предопределенные в процессе изготовления, можно было переключать только между включенным и выключенным состояниями.Чтобы реализовать более широкую гамму, которая необходима для полноцветных дисплеев, авторы создали цветные пиксели, состоящие из красных, зеленых и синих субпикселей микрометрового размера. Каждый субпиксель содержал MIN пленки и слой полипорола. Как показано на рис. 5B, авторы могли получить желтый, фиолетовый и голубой цвета, смешав соответствующие красный, зеленый и синий цвета, предоставленные субпикселями. Абсолютная отражательная способность и контраст были очень похожи на чернильные пятна, напечатанные на лазерном принтере на обычной бумаге.Подобный внешний вид по сравнению со стандартными цветными печатными изображениями в сочетании с низким энергопотреблением, высокой контрастностью и отражающей способностью, широкой гаммой, долговременной стабильностью и крупномасштабным производством также на гибких подложках делает этот подход подходящим для полноцветной электронной бумаги. Более высокие скорости переключения могут быть реализованы за счет более тонких полимерных пленок в будущем.

Хотя этот подход к переключению EC показывает впечатляющую производительность, потенциальное массовое производство в будущем может быть ограничено стоимостью и доступностью золота.В последующем исследовании авторы преодолели это ограничение, добавив много металлов только в пленку MIN ( 70 ). Многослойная система включала металлический слой Al и две пленки Al 2 O 3 , предотвращая от окисления полупрозрачную пленку Cu с упорядоченными наноотверстиями ближнего действия, полученными с помощью коллоидной литографии (см. Рис. 5C). Как и в первоначальной работе, высокое отражение было достигнуто за счет интерферирующих мод резонатора разделительного слоя Al 2 O 3 и возбуждения поверхностных плазмонов.Широкая гамма была продемонстрирована путем реализации статических триплетов пикселей RGB в плазмонной цветной печати. Для динамического воспроизведения отражающих цветов конфигурация MIN была немного изменена. Поверх многослойной системы был нанесен слой SiO 2 толщиной 100 нм для дополнительной защиты меди от электролита. В качестве переключаемого слоя ЕС-полимера (толщиной 500 нм) на защитном слое трафаретной печатью был нанесен высокопроводящий PEDOT, легированный полистиролсульфонатом (PSS). Полимерная пленка служила функциональной средой и одновременно электродом благодаря своей достаточной проводимости, также в низкопроводящем состоянии. В качестве противоэлектрода использовался пластик, покрытый ITO, что делало все устройство гибким и гибким. Путем приложения различных напряжений полимер мог переключаться из проводящего (сильно поглощающего) состояния в низкопроводящее (слегка поглощающее) состояние. Как и в первоначальной работе, разные плазмонные цвета, генерируемые MIN, также можно было включать и выключать, однако только с умеренным контрастом. Причина была двоякой. Во-первых, полимер в проводящем состоянии («выключен») не был полностью темным, но имел голубой оттенок.Во-вторых, PEDOT: PSS не был полностью прозрачным в ярком состоянии («включен»), что приводило к снижению абсолютной отражательной способности. Кроме того, время переключения порядка секунд было довольно большим по сравнению с устройствами NIM на основе Au. Кроме того, срок службы устройства, определяемый максимальным количеством циклов переключения PEDOT, был меньше. Хотя такие характеристики могут соответствовать критериям для простых световозвращающих полноцветных электронных считывателей, все же есть возможности для улучшения. С одной стороны, проводящие полимеры, отличные от PEDOT, обеспечивают лучший контраст переключения.С другой стороны, можно оптимизировать толщину слоя и материал защитного слоя, предотвращающего окисление Cu. Например, более тонкие защитные слои увеличивают взаимодействие между сильно ограниченными усиленными плазмонными ближними полями структуры NIM и ЕС-полимером. В результате толщина ЕС-полимера уменьшается, что приводит к более короткому времени переключения, как описано выше. Таким образом, преимущество совместимости с массовым производством, обеспечиваемое большим количеством материалов, сопровождается существенным снижением производительности.

Хотя представленные концепции окраски на основе EC предлагают быстрое и высококонтрастное переключение между темным и отчетливым цветовыми состояниями, они не поддерживают настоящую прямую настройку цвета, например, с красного на синий. В дополнение к ранее обсуждавшемуся субпиксельному подходу, ЕС-полимеры предлагают другой способ динамической генерации этих плазмонных цветов, настраиваемых в видимом спектральном диапазоне ( 71 ). PANI, например, имеет три четко определенных состояния [лейкоэмеральдин (полностью восстановленный), эмеральдин (полуокисленный) и пернигранилин] с многочисленными промежуточными состояниями окисления, каждое из которых имеет различную абсорбцию.Во время качания напряжения цвет простого PANI может непрерывно изменяться от прозрачного желтого до зеленого, синего, фиолетового и наоборот, как показано на рис. 5D. Такая способность окрашивания недавно была объединена с плазмонными наноструктурами. Были изготовлены золотые наномешки, расположенные на шаблонах AAO, и на них был нанесен электрохимический слой PANI толщиной 40 нм. Наноструктурированный электрод вместе с электродом сравнения и Pt-электродом погружали в водный раствор, содержащий анилин и HNO 3 .Циклическая вольтамперометрия со скоростью 30 мВ / с и спектроскопия отражения проводились одновременно. Во время езды на велосипеде яркие цвета были обратимо настроены с высоким контрастом за счет вариаций поглощения PANI. Немонотонные изменения цвета были выведены из цветных изображений и спектров отражения (рис. 5D). При отрицательном и низком напряжении (лейкоэмеральдиноподобные состояния) цвет менялся с коричневатого на желтоватый на коричневатый снова. Напряжения выше 0,2 В (изумеральдиновые и пернигранилиноподобные состояния) приводили к резкому переключению цвета с зеленого на синий, фиолетовый и черный.Это поведение существенно отличалось от индуцированного PANI окрашивания плоских золотых поверхностей, где наблюдалось монотонное изменение цвета с красного на зеленый на синий. Поскольку эти изменения произошли в широком спектральном диапазоне без каких-либо заметных резонансных особенностей, авторы объясняют различия более общим эффектом, связанным с наноструктурированной средой. Возможные объяснения включали модифицированную кинетику переноса заряда, вызванную исключительно большой площадью поверхности наноструктур.Этот связанный с интерфейсом эффект в сочетании с сильно ограниченными плазмонными ближними полями обеспечил более высокий контраст отражения (70% между темным и цветным состояниями) и более крутое переключение цвета, сопровождаемое более быстрым переключением по сравнению с плоскими золотыми пленками с покрытием PANI. Типичное время переключения для полноцветного цикла переключения составляло порядка нескольких десятков секунд. Принимая во внимание потенциальные устройства отображения, время переключения должно быть заметно сокращено, например, путем оптимизации наноструктур.

До сих пор потенциал ЕС-полимеров для генерации динамического плазмонного цвета полностью не использовался. На самом деле изменения коэффициента поглощения неизбежно сопровождаются изменением показателя преломления. Изменения поглощения ЕС-полимеров существенно изменяют интенсивность плазмонных возбуждений и тем самым изменяют плазмонные цвета. Одновременно изменения показателя преломления ЕС-полимеров смещают резонансную частоту плазмонного возбуждения и, таким образом, также изменяют связанные цвета.Таким образом, воспринимаемый цвет представляет собой смесь, неотличимую от обоих вариантов. Этот факт становится особенно важным, если показатель преломления и поглощение сильно диспергируют, как для алкоксизамещенного поли (3,4-пропилендиокситиофена) [PProDOT (CH 2 OEtH x ) 2 ], называемого ECP- М. в следующем, например. В то время как недисперсная сложная диэлектрическая функция может быть желательной с точки зрения целевого контроля цвета, дисперсные материалы потенциально улучшают цветность.Однако Ледин и др. . ( 72 ) продемонстрировали такие индуцированные показателем преломления сдвиги LSPR для AuNRs, встроенных в функциональную матрицу EC полимера (см. Рис. 5E). Гибридные системы полимер-металл были изготовлены путем распыления водного раствора, содержащего химически синтезированные AuNR, на подложку из ITO. После этого на наностержни был отлит электрически чувствительный слой ECP-M толщиной 40 нм. Специально разработанный электронно-богатый ECP-M обладает превосходной растворимостью в органических растворителях и низким окислительным потенциалом.Его можно было электрически переключать из пурпурного цвета в прозрачное состояние с высоким контрастом показателя преломления, что подтверждается эллипсометрией. В дополнение к электрическому переключению, плазмонные цвета, контролируемые ЕС-полимерами, также регулировались с использованием различных значений pH ( 73 , 74 ). Однако когда Ledin et al . ( 72 ) приложил ступенчатое увеличение напряжения от -0,2 до 0,5 В к системе ECP-M / AuNR, изменение показателя преломления ECP-M постепенно привело к синему смещению LSPR на 27 нм (см.рис.5E). Одновременно интенсивность LSPR уменьшалась из-за возникающего поглощения поляронов ECP-M во время электрохимического окисления. Модуляция интенсивности и резонансной частоты была обратимой, что подтверждено 10 окислительно-восстановительными циклами. Кроме того, было обнаружено хорошее качественное согласие с расчетами FDTD (конечно-разностная временная область). Численные расчеты далее показали, что синий сдвиг сильно зависит от толщины полимера, но он становится насыщенным при толщинах, превышающих длину затухания сильно ограниченных плазмонных ближних полей (примерно 11 нм).Соответственно, более сложные плазмонные системы с более высокой чувствительностью к изменениям показателя преломления, как, например, показали Zhang et al . ( 75 ) или более подходящих полимеров ЕС для расширения диапазона настройки цвета. Недавно сообщалось о сдвиге LSPR примерно на 100 нм для AuNR, покрытых PANI, что указывает на то, что PANI является многообещающим кандидатом для генерации динамического плазмонного цвета на основе показателя преломления ( 76 ). Конфигурация ядро-оболочка, описанная в этой и других работах ( 77 79 ), особенно привлекательна из-за оптимизированного взаимодействия легкой материи, обеспечиваемого полным перекрытием усиленных электромагнитных полей, окружающих ядро ​​наночастицы и полимерную оболочку EC. .

Peng et al . ( 78 ) усовершенствовал концепцию и использовал регулируемый показатель преломления ЕС-полимеров для динамического управления плазмонными цветами. В экспериментальном исследовании непрерывная настройка цвета была продемонстрирована на уровне отдельных частиц (см. Рис. 5F), обеспечивая на сегодняшний день активные плазмонные пиксели с наименьшей площадью, которые потенциально можно масштабировать до размеров пластины. Используя химическую окислительную полимеризацию с участием поверхностно-активных веществ, авторы заключили коллоидные AuNP в тонкую оболочку из PANI и отлили их по капле на плоскую подложку из Au. Толщина оболочки определяла расстояние от AuNP до поверхности золота, что приводило к сильно ограниченным электромагнитным горячим точкам и дополнительной связанной плазмонной моде (обозначенной как мода c на фиг. 5F). Режим связанного плазмонного резонанса был очень чувствителен к изменениям поляризуемости (изменение показателя преломления Δ n = 0,6) в горячей точке, например, вызванной различными состояниями PANI. Наночастицы Au-PANI ядро-оболочка, погруженные в электрохимическую ячейку, служили электродом, а окислительно-восстановительное состояние оболочки PANI регулировалось изменением напряжения от -0.От 2 до 0,6 со скоростью 50 м / с. В полностью восстановленном (лейкоэмеральдин) состоянии плазмонная полоса появлялась при 642 нм в одновременно регистрируемых спектрах темнопольного рассеяния. Когда напряжение увеличивалось, показатель преломления постепенно изменялся, и LSPR сдвигался в синий цвет более чем на 100 нм, пока PANI не достиг своего полностью окисленного (пернигранилина) состояния. Сгенерированные плазмонные цвета в диапазоне от красного до зеленого были яркими и могли быть обратимо переключены с высоким контрастом (50%) в течение 32 мс (окисление) и 143 мс (восстановление), соответственно.Такие характеристики переключения уже сопоставимы с коммерческими скоростями передачи видео в современных устройствах отображения. Кроме того, продемонстрированное устройство показало высокую бистабильность (стабильное состояние заряда PANI переобучалось более 10 мин) и низкое энергопотребление (даже ниже, чем у коммерческих электронных бумаг) и легко масштабируемое. Однако его охват значительно невелик. Ввиду потенциальных приложений для полноцветных дисплеев эта проблема должна быть решена, например, путем реализации субпикселей.

ЕС-полимеры и плазмонные наноструктуры идеально дополняют друг друга. Плазмонные наноструктуры обеспечивают яркие, но статичные цвета с высоким разрешением. ЕС-полимеры в качестве функциональных материалов обеспечивают быстрое и легкое переключение показателя преломления, обеспечиваемое электрически контролируемыми окислительно-восстановительными реакциями. В сочетании с гибридными системами были продемонстрированы высокая контрастность, отличная бистабильность, большая гамма, высокая эффективность отражения, низкое энергопотребление, высокое разрешение, длительный срок службы и совместимость с массовым производством.В зависимости от конкретной конфигурации некоторые параметры производительности не могут конкурировать с параметрами современных технологий. Другие сопоставимы или даже превосходят характеристики коммерческих устройств отображения. Несмотря на то, что эти впечатляющие достижения были достигнуты, остается ряд проблем, требующих исследовательских усилий, например, дальнейшее улучшение времени переключения, адресуемость одного пикселя или одновременная оптимизация всех параметров производительности. С этой целью необходимо исследовать, казалось бы, бесконечное разнообразие гибридных полимерно-плазмонных наноструктур ЭК.

Другие функциональные материалы

Подобно ЕС-полимерам, неорганические оксиды переходных металлов ЕС, такие как триоксид вольфрама (WO 3 ) или оксид титана (TiO 2 ), динамически изменяют свои оптические свойства за счет циклического окисления и восстановления. Во время окислительно-восстановительной реакции электроны и гостевые ионы, такие как H + или Li +, одновременно вводятся в окислительно-активный материал-хозяин, например, WO 3 ( 66 ). Следовательно, распределение носителей заряда и, следовательно, комплексный показатель преломления (включая показатель поглощения и показатель преломления) модулируются в значительной степени.ЕС-переходные металлы обладают многочисленными преимуществами по сравнению с органическими ЕС-материалами, например, хорошей термической и химической стабильностью, длительным сроком службы, работой без использования растворов и, что не менее важно, хорошей совместимостью со стандартными процессами микротехнологии ( 80 ). Хотя EC переходные металлы нашли основное применение в управлении тепловым и световым оборудованием зданий и самолетов, они по-прежнему страдают от низкой скорости переключения, плохой универсальности настройки цвета и низкой эффективности цвета. Реализованные в плазмонных или резонаторных системах, эти проблемы могут быть решены, как недавно было продемонстрировано ( 80 , 81 ). Ли и др. . ( 80 ), например, изготовленные плазмонные резонаторы металл-изолятор-металл (MIM), состоящие из тонкого разделительного слоя Li x WO 3 , зажатого между слоем Al и наностержнями Al, как показано на рис. 6А. Плазмон промежутка и связанный с ним плазмонный цвет чувствительно реагировали на изменения оптических свойств Li x WO 3 , которыми можно было управлять с помощью концентрации Li x . Полностью твердое устройство работало при 80 ° C для увеличения ионной проводимости.Когда было приложено определенное напряжение, ионы Li инжектировались в слой Li x WO 3 из расположенных поблизости электродов Li y FePO 4 ( y ~ 0,7) с ионной связью. Таким образом, показатель преломления Li x WO 3 может быть переключен с 2,1 в литированном состоянии ( В, = -1,4 В) на 1,9 в делитированном состоянии ( В, = 1 В). По мере изменения показателя преломления менялись условия резонанса, и в спектрах отражения наблюдалось смещение LSPR на 58 нм от ~ 620 нм (фиолетовый цвет) до 565 нм (синий цвет).Польза от плазмонных структур была двоякой. Во-первых, плазмонные структуры давали яркие структурные цвета. Во-вторых, усиление взаимодействия света с веществом в плазмонных горячих точках позволило существенно снизить толщину слоя Li x WO 3 только до 17 нм. В результате паразитное поглощение на нерезонансных длинах волн снизилось до менее 5%. Кроме того, время переключения, важный параметр в устройствах отображения, было улучшено до 20 с.Далее авторы продемонстрировали непрерывную настройку цвета при циклической вольтамперометрии и хорошую бистабильность на временной шкале в минутах. Однако этот подход ограничен длительным временем переключения и высокой рабочей температурой 80 ° C. Хотя оптимизация процесса легирования, например, использование протонов вместо ионов Li + , может дополнительно улучшить коэффициент диффузии ионов и, следовательно, время переключения, представленная конфигурация кажется довольно неприменимой для технологий отображения на текущем этапе.

Рис. 6 Другие функциональные материалы для динамической генерации цвета.

( A ) Твердотельное электронное устройство с функциональным материалом Li x WO 3 . ( B ) Нанополость FP-типа, заполненная функциональным материалом WO 3 . Справа: три ЭК-устройства типа бабочки размером несколько см 2 . ( C ) Структурные цвета, генерируемые диэлектриком TiO 2 метаповерхностей, переключаются обратимо.( D ) Различные цвета получаются путем смешения собственной фотоэмиссии перовскитов и структурного цвета, обеспечиваемого перовскитовой нанорешеткой. ( E ) Печатные цветы из термохромных пленок VO 2 и металлических наноструктур. Масштабная линейка 40 мкм. ( F ) (Обратный) гидролиз используется для регулирования расстояния между частицами нанометрового размера. (A) Адаптировано с разрешения ( 80 ). Авторское право 2019 Американское химическое общество. (Б) Адаптировано в соответствии с условиями CC-BY Creative Commons Attribution 4.0 Международная лицензия ( 82 ). Авторское право 2020, Macmillan Publishers Limited. (C) По материалам ( 30 ). © Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC), http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/. (D) Адаптировано с разрешения ( 84 ). Авторское право Американского химического общества, 2018 г., https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.8b02425. Дальнейшие разрешения, связанные с отрывками из материалов, следует направлять в Американское химическое общество. (E и F) Адаптировано с разрешения ( 87 ) и ( 43 ). Copyright 2018 и 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co.

В представленной системе слоев Al / Li x WO 3 / Al довольно широкополосное плазмонное поглощение было одним из ограничивающих факторов, которые препятствовали тонкой плазмонной цветовой тюнинг. Решением этой проблемы являются полости FP с узкими резонансами.Недавно асимметричные нанополости FP были использованы для демонстрации богатой и тонкой структурной настройки цвета в геометрии отражения ( 82 ). Эти нанополости были изготовлены путем последовательного распыления однородных слоев вольфрама и аморфного оксида вольфрама на подложках из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Процесс изготовления был довольно простым, поскольку не требовал наноструктурирования и был совместим с существующими стандартными процессами изготовления ЭК. Однако свет, падающий на образец, отражался назад и вперед на границах раздела WO 3 , усиливая или подавляя отраженный свет на определенных длинах волн в зависимости от толщины слоя WO 3 .В результате могли быть получены модуляции отражательной способности до 50% и различные структурные цвета, которые оставались почти неизменными при наклонных углах падения от 0 ° до 40 °. Путем вставки ионов Li, обеспеченных внешним резервуаром, в слой WO 3 его показатель преломления непрерывно изменялся, например, с 2,15 до 1,61 на длине волны 600 нм. Поскольку резонанс полости был напрямую связан с показателем преломления WO 3 в этой конфигурации, резонанс FP можно было постепенно смещать более чем на 240 нм, что приводило к широкой цветовой модуляции от красного (0.5 В) до зеленого (-0,8 В) для пленки WO 3 толщиной 163 нм. Сдвиг был обратимым, если Li был извлечен из WO 3 при приложении соответствующих напряжений. Реверсивное переключение имело высокую эффективность окрашивания и показало хорошую циклическую стабильность более 1000 циклов. Подобно другим подходам к окрашиванию, основанным на неорганических материалах EC, время переключения между устойчивым обесцвечиванием и состоянием цвета составляло порядка нескольких секунд, что требует дальнейшего улучшения с точки зрения устройств отображения.Авторы дополнительно улучшили насыщенность цвета, добавив металлический слой поверх активного слоя WO 3 (см. Фиг. 6B). В качестве демонстрации, цветные изображения бабочек были подготовлены фотолитографией на гибких подложках и переключены между различными цветовыми состояниями. Очевидно, что может быть достигнута богатая цветовая настройка с широкой цветовой гаммой.

Wu et al . ( 30 ) представил CMOS (дополнительный металл-оксидный полупроводник) -совместимый метод для изменения поглощающих свойств функциональных диэлектрических метаповерхностей TiO 2 для динамической генерации цвета.В отличие от стратегий переключения, основанных на WO 3 , окисление и восстановление были реализованы путем имплантации ионов H + и ионов O в травитель с индуктивно связанной плазмой, соответственно. Благодаря этому подходу сложность изготовления может быть уменьшена, поскольку не требуется дополнительных резервуаров с ионами. Хотя метаповерхности TiO 2 и диэлектрические метаповерхности в целом не являются плазмонными, они обладают большим потенциалом для генерации структурного цвета ( 13 ).Помимо этого, метаповерхности TiO 2 также применялись в оптических устройствах, работающих в видимом диапазоне, например, метаповерхности с эффективностью более 70%, голограммы на основе метаповерхностей и линзы с коррекцией хроматизма, и это лишь некоторые из них ( 83 ). Оптические свойства TiO 2 идеально подходят для этих оптических устройств, а также для обратимой генерации цвета. Его показатель преломления достаточно высок, чтобы поддерживать резонансы Ми, а его поглощение можно плавно регулировать от прозрачного до черного, контролируя время имплантации ионов.В отличие от окрашивания на основе WO 3 , где плазмонный цвет динамически регулировался вариациями показателя преломления, подход на основе TiO 2 использовал только коэффициент собственного поглощения. Это похоже на ранее обсуждавшееся динамическое окрашивание на основе Mg, когда собственные оптические свойства металлического Mg модулировались при гидрировании ( 14 , 27 29 ). Однако с помощью электронно-лучевой литографии и испарения авторы создали метаповерхность TiO 2 , состоящую из периодически расположенных наноблоков TiO 2 ( 30 ).Связь между резонансами Ми и отражением периодической решетки привело к сильному отражению (до 70%) и узкой полной ширине на полувысоте (FWHM) только 20 нм (см. Рис. 6C). В результате яркие цвета, охватывающие весь спектральный диапазон, были получены путем настройки периодичности и размера частиц в процессе изготовления. Через 4 мин имплантации метаповерхности TiO 2 были преобразованы в поглощающие (черные) TiO 2 , и пиковая отражательная способность снизилась до менее 10%, что привело к коричневатому цвету.Первоначальные цвета можно было восстановить за 5 минут ионной обработки с хорошей воспроизводимостью даже после 20 циклов. Довольно медленное время переключения требует существенных улучшений, чтобы стать конкурентоспособными с нынешними и будущими технологиями отображения. Кроме того, громоздкие приборы для плазменного травления, необходимые для переключения, затрудняют его применимость для дисплеев.

Другая основанная на метаповерхности стратегия для динамической генерации структурного цвета с даже наносекундным временем переключения была продемонстрирована с использованием перовскитных нанорешеток в качестве функциональных материалов ( 84 ). В прошлом перовскиты вызывали большой интерес из-за их диэлектрических свойств и множества применений в фотовольтаике ( 85 ). Прямозонный полупроводниковый метиламмоний-галогенид свинца перовскит (MAPbX 3 , с MA = CH 3 NH 3 + и X = Cl , Br , I или их смеси) , например, имеет превосходные свойства фотолюминесценции (ФЛ), включая высокую квантовую эффективность и узкую полуширину.Он может излучать зеленую ФЛ или даже лазерный свет с высокой интенсивностью (собственный цвет), точно регулируемый оптическим возбуждением с помощью лазера накачки. Другие цвета, например красный или синий, можно получить, регулируя стехиометрию MAPbX 3 или посредством анионного обмена. Кроме того, MAPbX 3 имеет показатели преломления от 2,1 до 2,5, которые достаточно высоки, чтобы поддерживать резонансы Ми в одной перовскитной наноструктуре. Расположенные на метаповерхностях, состоящих из массивов с субволновой периодичностью, эти перовскитные наноструктуры вызывают сильное отражение (структурный цвет), как недавно было продемонстрировано. Используя EBL, авторы изготовили решетки из тонких перовскитных пленок, как схематически показано на рис. 6D. Четкая периодичность P массива и промежутки между полосами MAPbX 3 определили структурный цвет, который можно легко изменить, изменив геометрические параметры в процессе изготовления. При освещении только белым светом были получены отчетливые структурные цвета, предопределенные геометрией нанорешетки, например, красный для P = 382 нм и d = 110 нм.Собственные оптические потери, вызванные настроенной шириной запрещенной зоны, были незначительны, и только потери на рассеяние уменьшали цвета с высоким отражением (от 40 до 65%). Цвет собственного излучения (зеленый), обусловленный шириной запрещенной зоны перовскита, генерировался при освещении титан-сапфировым лазером. Согласно теореме смешения цветов, которая гласит, что оттенок можно легко настроить, изменяя соотношение двух цветов, различные цвета были получены путем смешивания внутренних и структурных цветов. При низкой интенсивности лазера собственное излучение при 515 нм было незначительным, а в смешанном цвете преобладала отраженная структурная окраска (красный, 625 нм).При более высокой плотности лазерной накачки зеленый цвет становился ярче и в конечном итоге преобладал в спектре. Следовательно, соотношение внутреннего (зеленого) и структурного (красного) цвета было модулировано, что привело к различным оранжевым тонам. Обратимое переключение обеспечивает сверхбыстрое время переключения порядка наносекунд, определяемое временем жизни фотолюминесценции. Такое сверхбыстрое время переключения на порядки превышает время переключения стандартных дисплеев, имеющихся в продаже. Кроме того, пространственно модулированные лазерные лучи могут позволить произвольное приведение в действие наноструктур и тем самым обеспечить улучшенный контроль цвета.Однако необходимы дополнительные исследования для реализации более широкой гаммы, например, с использованием других материалов усиления (GaN, ZnO и т. Д.) Или другой стехиометрии MAPbX 3 . Концептуальные недостатки, такие как присущее лазеру высокое энергопотребление и ограниченная компактность, являются дополнительными проблемами, которые необходимо решить в будущих исследованиях. Несмотря на то, что они не плазмонны, оба подхода, основанные на диэлектрических метаповерхностях, являются еще одним примером динамической структурной генерации цвета, которая может способствовать развитию гибридных концепций диэлектрик-металл в сочетании с плазмонными элементами.

Термохроматические материалы предлагают еще один способ динамического управления плазмонными цветами. VO 2 , например, переходит из моноклинной фазы в рутиловую при критической температуре 68 ° C ( 86 ). Фазовый переход диэлектрика в металл сопровождается существенным изменением электронных и оптических свойств. При переключении температуры с 20 ° на 80 ° C тонкий слой VO 2 меняет свой цвет с зеленого на желтый. В плазмонных наноструктурах реализованы дополнительные цвета ( 87 ). Используя EBL и методы испарения, была изготовлена ​​структура MIM, состоящая из слоя VO 2 под разделительным слоем SiO 2 и периодически расположенных серебряных дисков (см. Рис. 6E). Во время взаимодействия со светом возбуждались LSPR, SPP и аномалия Вуда. В зависимости от периодичности, размера частиц и толщины разделительного слоя можно получить отчетливые отражающие цвета во всем видимом спектральном диапазоне. Когда температура была переключена с 20 ° на 80 ° C через критическую температуру, VO 2 превратился из изолятора в металл, и реальная часть диэлектрической проницаемости уменьшилась, а мнимая часть увеличилась.В результате пик отражения сместился в сторону более коротких волн, а цвет изменился, например, с зеленого на желтый. Как показано на фиг. 6E, цветное изображение, составленное из пяти различных конфигураций MIM с разными расстояниями и размерами, было переключено между двумя цветами. Примечательно, что воспринимаемый цвет был смесью плазмонного цвета и собственного цвета VO 2 . В дополнение к этим смешанным тусклым цветам, длительное время переключения, порядка нескольких часов, и высокие рабочие температуры затрудняют практическое применение.Хотя критическая температура может быть потенциально снижена путем воздействия водорода или подачи электрического тока, этот способ все еще является энергетически неэффективным и сложным для реализации в реальных устройствах отображения.

Лю и др. . ( 43 ) представили основанную на гидролизе стратегию для динамической регулировки расстояния между сильно взаимодействующими плазмонными наноструктурами и, таким образом, плазмонными цветами. В экспериментах суспензия наночастиц серебра, покрытых поли (акриловой кислотой) (ПАК), была нанесена распылением поверх слоя нитрата бора (Na 2 B 4 O 7 ), находящегося на стеклянной подложке. .В присутствии воды Na 2 B 4 O 7 быстро гидролизуется в ионы H 3 BO 3 и OH . Освободившиеся ионы одновременно депротонировали карбоксильные группы ПАК, прикрепленные к наночастицам серебра. Процесс депротонирования увеличивает поверхностные заряды и одновременно электростатическое отталкивание между соседними частицами. В результате этого процесса расстояние между наночастицами увеличивалось, а их плазмонная связь ослаблялась.Типичная пленка (толщиной 200 нм), содержащая наночастицы серебра со средним диаметром 8,5 нм, показывала плазмонную полосу при 526 нм и соответствующий ей розовый цвет (см. Фиг. 6F). Если образец подвергался воздействию относительной влажности 80%, синий цвет LSPR сдвигался до 423 нм за 220 мс. Во время этого процесса цвет трансформировался из розового в красный, из красного в оранжевый и, в конечном итоге, из оранжевого в желтый. Только незначительные изменения расстояния привели к устойчиво большим синим сдвигам порядка 100 нм, демонстрируя преимущество связанных плазмонных наноструктур для динамического контроля плазмонного цвета.Когда влага была полностью удалена, окраска полностью изменилась, и исходное состояние могло быть достигнуто за 640 мс. Это относительно быстрое переключение цвета стало возможным благодаря быстрой реакции гидролиза и тонкой толщине слоя, которая обеспечила короткие диффузионные длины OH / H + для депротонирования и протонирования молекул PAA. Подход, основанный на гидролизе, интересен своей обратимостью, простотой масштабируемого производства и быстрым временем переключения. Тем не менее, влажность ограничивает его применение дисплеями, работающими в реальной атмосфере с переменной влажностью.Здесь требуются дополнительные исследовательские усилия, например, в отношении инкапсуляции устройства или внешних раздражителей, кроме влаги.

Таким образом, было реализовано большое количество разнообразных функциональных материалов и конструкций наноструктур для создания динамических структурных цветов. В частности, сочетание плазмонного окрашивания с другими стратегиями структурного окрашивания, такими как диэлектрические метаповерхности или полости FP, может привести к динамическим концепциям. Однако большинство задуманных стратегий все еще находятся в зачаточном состоянии.Необходимы дополнительные исследования, чтобы оптимизировать текущие конструкции, охарактеризовать характеристики и изучить возможности динамического создания структурных цветов.

Благодарности: Финансирование: Авторы выражают благодарность Европейскому исследовательскому совету (Dynamic Nano) за финансирование. Вклад авторов: Н.Л. курировал проект. F.N., X.D. и N.L. написал рукопись. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: В документе представлены все данные, необходимые для оценки выводов в статье. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

Краска для галстуков Rainbow Swirl — The Crafty Chica! Ремесла, латиноамериканское искусство, творческая мотивация

Краска для галстуков Rainbow Swirl — одна из самых простых техник, дающая яркие и смелые результаты! Наш детский автор, Миган из AvasLookBook. com, недавно поделилась этим милым платьем Секка Шибори, которое она сшила, но пока она работала над этим проектом, маленькая Ава создала свой собственный шедевр — этот великолепный гобелен с радужными водоворотами! В семье обязательно есть талант!

Посмотрите, почему я люблю тай-дай? Есть так много возможностей, и это забавное ремесло для любого возраста.Пока вы придерживаетесь цветов, которые дополняют друг друга, вы не ошибетесь.

Вот и Ава, готовая к работе со своим тюльпаном One-Step Tie-Dye Kit! Обязательно предварительно вымойте ткань — они использовали легкую хлопковую марлю — а затем, пока она влажная, пора красить!

Время подготовки

Перед тем, как начать, подготовьте свое место. Освободите большое пространство на рабочем столе и накройте его пластиковой скатертью или мешком для мусора. Краситель ПОСТОЯННЫЙ, он навсегда окрашивает все, к чему прикасается.

Дальше найди какую-нибудь приподнятую решетку, для выпечки использую охлаждающие решетки. Они меньше 10 долларов и служат вечно. Я также использую их для своей керамики. Действительно хорошее вложение в ремесло. Отделите поделки от тех, которые вы будете использовать для выпечки.

Используйте пластиковые перчатки.

Также — налейте немного воды в пульверизатор. Я делаю это, чтобы ткань оставалась влажной, пока окрашиваю ее краской.

Миган сказала, что использовала вилку в центре ткани, а затем повернула ее.Затем она наложила пять резиновых лент, пока не получилось десять секций.

Смешайте краситель

Я люблю красители Tulip, потому что все, что вы делаете, это добавляете воды и встряхиваете. У нее все как у меня — наполовину доливаю воды, встряхиваю и затем доливаю еще воды. Если вы добавите в бутылку всю воду за один раз, некоторые кусочки красителя не смогут распасться и раствориться. Затем он вылетит из бутылки на вашу ткань. Так что налейте наполовину — встряхните, затем залейте еще, встряхните и т. Д.

Она добавила воды во флаконы с красителем и встряхнула, пока весь порошок не растворится, затем Ава надела перчатки и начала красить!

Ава добавила по одному цвету в каждую секцию. Распылите на ткань бутылку с водой, затем добавьте краситель в центр каждой секции. Идите медленно, чтобы все было правильно!

НАПОМИНАНИЕ: Обратите внимание, что ткань кладется на противень. На противне есть выемки, чтобы поднять его со стола, это предотвратит растекание краски по низу ткани. Краска стечет на дно (стяните пластиковую скатерть).

Обильно нанесите цвет на одну сторону, затем переверните и обработайте другую сторону. Будьте осторожны, когда будете брать его, чтобы не перенести краску с перчаток на проект.Если нужно, смените перчатки!

Пусть произойдет волшебство

Накройте свой проект полиэтиленовым пакетом. Отложите это в сторону. Шесть часов — достаточно времени, краска перестает активироваться.

Через шесть часов в перчатках перенесите свой проект в раковину и дайте прохладной воде стечь по нему с обеих сторон. Осторожно снимите резинки и продолжайте полоскание, пока вода не станет чистой.

Стирать в машине на свету, так мыло.

Снимите со стиральной машины и высушите.Нажмите утюгом.

Теперь у вас есть ткань с радужными завитками, готовая к работе.

Мне нравится эта идея сначала покрасить ткань, а затем вы сможете использовать ее как гобелен или разрезать для изготовления других предметов. Для достижения наилучшего результата используйте белую хлопчатобумажную ткань, которая прекрасно впитает краску! Куплю гобелен и покрашу!

Этот метод также отлично подходит для простыней и наволочек!

Связано: Как сделать шорты радуги

Что мне нравится в работе Авы, так это то, что она не переборщила с краской.Это просто показывает, что небольшое количество имеет большое значение, и белый цвет действительно делает дизайн популярным! Это было бы отличным оконным покрытием или скатертью — или даже разрезать и использовать для изготовления одежды или сумки! Вы даже можете растянуть его на холсте и нарисовать на нем — краска для галстука создает красивый фон!

Спасибо, что опробовали эту технику тай-красителя радужным завихрением!

Особая благодарность Миган и Аве за то, что поделились своей работой! Не забудьте заглянуть в их блог — AvasLookBook.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

+