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Forscher drucken kleinstes Inkjet-Farbbild der Welt

0,0092 Quadratmillimeter kleines Bild mit neuer 3D-Nanodruck-Technologie an der ETH Zürich gedruckt
 

Das kleinste Inkjet-Farbbild der Welt misst gerade mal so viel wie die Querschnittsfläche eines menschlichen Haars. (Bild: Scrona/ETH Zürich)

Diesen Eintrag ins Guinness Buch der Rekorde haben sich Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) und des ETH-Spin-offs Scrona redlich verdient: Denn sie haben das mit bloßem Auge nicht erkennbare kleinste Inkjet-Farbbild der Welt gedruckt. Zum Einsatz kam dabei eine neue 3D-Nanodruck-Technologie, die an der ETH Zürich entwickelt wurde und von Scrona vermarktet wird.

Mit einer bedruckten Fläche von gerade mal 0,0092 Quadratmillimetern weist das Mikrobild Seitenlängen von 80 respektive 115 Mikrometern auf. Dies entspricht in etwa der Schnittfläche eines menschlichen Haares oder zum Beispiel der Größe eines einzelnen Pixels eines Retina-Bildschirms von Apple. Damit unabhängige, von Guinness World Records Limited autorisierte und verifizierte Experten das Mikrobild sehen konnten, mussten sie ein spezielles Mikroskop verwenden.

Als Motiv sind auf dem Bild Clownfische zu sehen, die sich um eine Seeanemone aufhalten. In natura werden die Fische zehn Zentimeter groß. Für das Bild wurden sie um den Faktor 3333 auf eine Größe von 30 Mikrometer geschrumpft. Wegen der verwendeten 24-bit-Farbtiefe (über 16 Millionen Farben sind darstellbar) des Ausdrucks erscheint die Unterwasserszenerie lebensecht und natürlich.

Das wiederum lässt sich laut Patrick Galliker, ETH-Forscher und Scrona-Mitgründer, auf sogenannte Quanten-Punkte (englisch: Quantum Dots, QD) zurückführen. Dabei handelt es sich um Nanopartikel, die in spezifischen Farben leuchten. Indem die Forscher die Größe der QD verändern, können sie die Farbe des abgegebenen Lichts nach Wunsch festlegen. Die Farben von Quanten-Punkten leuchten sehr intensiv, weshalb sie derzeit auch vermehrt für die Herstellung von Flachbildschirmen eingesetzt werden.

25.000 dpi Bildauflösung in Nano-Präzision

Zur Darstellung von Clownfischen und Anemonen wurden mehrere Lagen von roten, grünen und blauen QDs übereinander gedruckt. Die Auflösung liegt bei 25.000 dpi, der Abstand zwischen zwei Pixeln beträgt damit nur 500 Nanometer. Um die Farbtiefe von 24 bit zu erreichen, musste die Dicke der Schichten mit sehr hoher Präzision im atomaren Bereich festgelegt werden – und das bei jedem einzelnen Pixel.

Bislang war es nicht einmal mit modernster Halbleiter-Technik möglich, solche hochpräzisen Nanostrukturen, wie sie für diesen Weltrekord erzielt wurden, zu generieren. Das Bild von Scrona und den ETH-Forschern ist deshalb nicht einfach nur ein netter Gag, sondern „eine vielversprechende Alternative für die Herstellung von Bildschirmen oder optischen Geräten im großen Maßstab“, so Galliker weiter.

Bis es soweit ist, müssen die Forschenden die Geschwindigkeit des Druckvorgangs verbessern. Das Clownfisch-Bild auszudrucken dauerte mehrere Stunden. 

Wer sich weiter informieren und sein persönliches Mikrobild drucken lassen möchte, dem seien die Websites www.scrona.ch und www.ethz.ch empfohlen.

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