Des images reproduisant fidèlement les couleurs de magnifiques papillons aux ailes iridescentes ou de coléoptères aux reflets métalliques seront-elles bientôt monnaie courante ? L'encre et le procédé d'« impression » conçus par l'équipe de Sunghoon Kwon, de l'Université nationale de Séoul, permettent de le penser.

Les couleurs structurelles sont des couleurs chatoyantes dues à la diffraction de la lumière par des microstructures périodiques - elles ne sont pas dues à des pigments. Des exemples bien connus sont les ailes bleu électrique des papillons Morpho ou les plumes de la queue des paons. Diverses techniques (cristallisation de solutions colloïdales, empilement de couches minces, procédés lithographiques) ont été explorées pour reproduire artificiellement des couleurs structurelles. Mais elles sont lentes, coûteuses et difficiles à adapter à de grandes surfaces.

S. Kwon et ses collègues, dont deux chercheurs de l'Université de Californie à Riverside, ont mis au point une encre, nommée M-Ink, qui permet de créer la couleur structurelle désirée et de la fixer au point voulu. Cette encre est un mélange de trois ingrédients : des agrégats de nanocristaux de magnétite encapsulés dans des microsphères de silice, un liquide de solvatation qui enrobe ces microsphères et une résine photodurcissable.

En l'absence de champ magnétique externe, les particules magnétiques se répartissent au hasard dans la résine liquide. Sous l'effet d'un champ magnétique, elles s'assemblent pour former des chaînes alignées avec le champ. L'espacement entre particules dans la chaîne dépend de l'intensité du champ appliqué. Or cet espacement détermine la couleur de la lumière réfléchie et diffractée par la chaîne. En ajustant l'intensité du champ magnétique, on peut donc contrôler la couleur structurelle de l'encre.

Ainsi, le procédé de l'équipe de S. Kwon consiste d'abord à étaler une couche de leur encre sur un support horizontal et à appliquer un champ magnétique vertical. Dans l'épaisseur (d'environ 50 micromètres) de la couche d'encre, les particules se disposent en chaînes verticales, l'espacement de leurs particules correspondant à une certaine couleur de diffraction. Pour fixer cette couleur en un point, on illumine ce point avec de la lumière ultraviolette, qui solidifie en quelques secondes la résine et préserve ainsi les structures qu'elle contient. Pour créer un autre point de couleur différente, il suffit de modifier l'intensité du champ et de focaliser la lumière ultraviolette sur ce nouveau point. Et ainsi de suite.

Ce procédé assez simple faisant appel à une encre unique ouvre la voie, selon ses concepteurs, à des applications diverses telles que les techniques d'imprimerie, le design de matériaux ou les dispositifs antifalsification.

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