निसर्गातील वनस्पती, पक्षी, प्राणी, कीटक इत्यादी विविध प्रकारचे सजीव तसेच डोंगर, खडक, माती अशा निर्जीव वस्तू यांमध्ये आपल्याला अनेकविध रंग दिसतात. थोडक्यात निसर्गामध्ये विविध प्रकारच्या आकर्षक रंगांची मुक्त उधळण पहावयास मिळते. रंगांच्या शास्त्रीय अभ्यासावरून असे आढळले आहे की निळा, तांबडा, पिवळा हे तीन मूळ रंग असून इतर सर्व रंग हे या मूळ रंगांच्या मिश्रणाने बनतात. शास्रज्ञांच्या मते आपण ओळखू शकू असे विविध प्रकारचे सुमारे २.५ लक्ष रंग आहेत.प्रत्येकाच्या जीवनात रंगसंगतीला अतिशय महत्त्वाचे स्थान असते. रंगांबाबतच्या आवडी-निवडी व्यक्तीपरत्वे भिन्न असतात. तसेच बदलते हंगाम, दैनंदिन हवामान, विविध सण, समारंभ, प्रसंग यांनुसार आपण एखादे दिवशी कोणत्या रंगांचे कपडे घालायचे हे ठरवतो. रंगनिर्मितीसाठी ‘अब्जांश प्लाझ्मॉनिक तंत्रज्ञान’ (Nano-Plasmonic Technology) वापरले जाते. ते आता खूपच विकसित झाले आहे. या तंत्रज्ञानाने रंगनिर्मिती क्षेत्रात मोठी क्रांती केली आहे.
वेगवेगळ्या तरंगलांबींचा प्रकाश निवडकपणे शोषून घेण्याची जी प्रक्रिया (Selective absorption of light waves) आहे तिचा वापर करून विविध रंग तयार करता येतात. लाल शाई लाल रंगाची दिसते कारण लाल रंग पदार्थाच्या निळ्या आणि हिरव्या भागात जास्त प्रमाणात शोषला जातो. पारंपरिक पद्धतीने रंगकाम केल्यास दिलेले रंग काही काळानंतर रासायनिक प्रक्रियेमुळे फिके पडतात. रंगकाम करताना वेगवेगळे रंग वापरावे लागतात. साहजिकच रंगकाम झाल्यावर शिल्लक राहिलेले रंगद्रव्य वाया जाते.पारंपरिक रंगकामाचे असे काही दोष असल्यामुळे आता अनेक उद्योगात अब्जांश तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने बनवलेल्या प्लाझ्मॉनिक अब्जांश संरचनेचा (Plasmonic nanostructures) वापर करून रंग-छपाई केली जाते. त्याचे अनेक फायदे आहेत. हे रंग अत्यंत आकर्षक दिसतात, दीर्घ काळ टिकतात. त्यांमध्ये वैविध्य असल्याने रंगसंगती साधता येते. रंगाची नासाडी होत नाही.
प्रकाश-पटलामधील विविध रंगांच्या विद्युत-चुंबकीय लहरींची लांबी वेगवेगळी असते. प्रकाशाच्या तरंगलांबीपेक्षा लहान असलेल्या अब्जांश धातू कणांद्वारे प्रकाशाचे अपस्करण (Dispersion of light) होते. म्हणजेच पदार्थाच्या पृष्ठभागावर पडलेला प्रकाश त्यातील विद्युत-चुंबकीय (Electromagnetic) लहरींच्या लांबीनुसार विखुरला जातो (आकृती १). या गुणधर्माचा उपयोग रंग निर्मितीच्या प्रक्रियेत केला जातो.
पदार्थावर तीव्र प्रकाश पडतो तेव्हा त्या ठिकाणी पदार्थाच्या पृष्ठभागातील इलेक्ट्रॉन आणि प्रकाश लहरी यांमध्ये अनुनाद (Resonance) निर्माण होतो. यालाच ‘स्थानिक प्लाझ्मॉनिक अनुनाद’ (Localized Plasmonic Resonance; LPR) असे म्हणतात. यामुळे तेथील अब्जांश कण प्रखर प्रकाश देणारे रंग निर्माण करतात. प्लाझ्मॉनिक अब्जांश संरचनेमुळे (Plasmonic nanostructure) प्राप्त झालेला रंग लुप्त होत नाही. तसेच या पद्धतीचा वापर करून मुद्रित केलेली प्रतिमा पारंपरिक रंग-मुद्रण पद्धतींपेक्षा अनेक पटींनी अधिक सुस्पष्ट (High resolution of image) दिसते. नाविन्यपूर्ण रंग तयार करण्यासाठी चांदी, सोने अशा विविध धातूंच्या अब्जांश कणांचा वापर केला जातो. कणांचा आकार, आकारमान आणि स्थान (Position) या गोष्टींचा कल्पकतेने वापर करून वैविध्यपूर्ण व असंख्य रंग निर्माण करता येतात.
दूरचित्रवाणी (Television) अथवा मोबाईल यावरील पडद्यावर (Screen) दिसणारे दृश्य हे अतिसूक्ष्म अशा असंख्य ठिपक्यांनी बनलेले असते. या अतिसूक्ष्म ठिपक्यांना इंग्रजीमध्ये ‘पिक्सेल’ (Pixel) म्हणतात. प्रत्येक ठिपका हा साधारणपणे १.२८µm x १.२८µm अब्जांश आकारमानाचा एक चौरस असतो. पिक्सेलमध्ये भिन्न रंग मिसळणे ही अत्यंत अवघड गोष्ट आहे. तथापि संशोधकांनी अब्जांश संरचना वापरून रंगसंगती मिळवणारी ‘प्लाझ्मॉनिक मुद्रणकला’ विकसित केली आहे. या पद्धतीचा अवलंब करून बनवलेले रंगीबेरंगी चित्र अधिक वास्तववादी भासते. चित्र किंवा प्रतिमा तयार करण्यासाठी वेगवेगळ्या रंगांची निर्मिती करणे आणि त्यांना उत्तम चकाकी (Luminance) देणे यांचे काटेकोर नियंत्रण आवश्यक असते (पहा आ.२).
काचेच्या तुकड्यावर आयताकृती रचनेमध्ये चांदीच्या अब्जांश कणांची मांडणी करून संशोधकांनी विविध आकर्षक रंग तयार केले आहेत. प्रत्येक चौरसामधील लाल, हिरव्या आणि निळ्या प्लाझ्मॉनिक रंगपट्टीची लांबी लाल, हिरव्या आणि निळ्या कांडीसाठी अनुक्रमे १४३, १०२ आणि ६३ नॅनोमीटर (nm) आणि जाडी अनुक्रमे ५४, ५४ आणि ५७ नॅनोमीटर इतकी असते. अशा रीतीने रंगसंगती निर्माण केली जाते. अब्जांश आकाराचे विविध कण रंगांच्या दृष्टीकोनातून आडव्या दिशेने घट्ट बसविले जातात. आकृती १ अ मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे दोन अब्जांश कणांमधील अंतर लाल, हिरव्या आणि निळ्या रंगासाठी अनुक्रमे ३३०, २८० आणि १२० नॅनोमीटर इतके असते. लाल, हिरवा व निळ्या रंगांच्या बाबतीतील परावर्तन (Reflectance) व तरंगलांबी यांचा संबंध आलेखाच्या स्वरूपात आकृती १ ब मध्ये दर्शविला आहे. कणांमधील ठराविक जागेची अभिमुखता (Orientation) बदलून वेगवेगळे रंग वापरून वियोजन (Color resolution) मांडणी केली जाते (आ. ३). त्यामुळे रंगांचे मिश्रण सहजतेने करता येते आणि रंगांमध्ये चमक देखील आणता येते.
आकृती २ मध्ये दोन रंगीबेरंगी पोपटांची अंकीय प्रतिमा (Digital Image) आणि त्याची संबंधित लाल, हिरव्या आणि निळ्या या प्लाझ्मॉनिक स्वरूपातील रंगांचे मिश्रण वापरून उत्पन्न केलेली प्रकाशीय (Optical) चमकदार प्रतिमा तयार केलेली दिसते. यासाठी ध्रुवीकृत प्रकाश (Linearly polarized light) टाकून प्रतिमा मिळविली जाते.
अब्जांश प्लाझ्मॉनिक तंत्रज्ञानामुळे रंगसंगतीच्या दृष्टीने औद्योगिक उत्पादन क्षेत्रात एक मोठे दालनच खुले झाले आहे असे म्हणता येईल.
पहा : प्लाझ्मॉनिक अब्जांश कण.
संदर्भ :
- https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=54580.php
- https://zephyrnet.com/color-mixing-for-nanoplasmonic-painters/
समीक्षक : वसंत वाघ
