Metal nanostructures show plasmonic colors in the absence of pigments, which are promising for various optical applications. Colloidal lithography is one of the cost-effective methods for a wide-area production of plasmonic metasurfaces. However, it remains an important challenge to regioselectively control plasmonic property in a facile and reliable manner. Here, we report a novel strategy to produce multicolor plasmonic graphics using the gradual protrusion of colloids at a water-resin interface. Particles anchored at free interfaces slowly migrate toward the equilibrium position. Therefore, the degree of protrusion into the opposite phase is determined by the duration of aging. With this phenomenon, we produce dimple arrays with controlled depths by capturing the particles at the water-resin interface through photopolymerization and removing the particles. Directional deposition of aluminum on the dimple arrays renders plasmonically colored surfaces, where the resonant wavelengths, or colors, vary with dimple depth. As the resin is regioselectively photocurable by ultraviolet irradiation through photomasks, plasmonic graphics can be produced. In addition, multi-steps of regioselective photocuring with controlled durations of incubation produce multicolor graphics. The graphics show consistent plasmonic colors for specular reflection while displaying iridescent diffraction colors from hexagonal arrays of dimples for off-specular conditions, enhancing the visibility of graphics.
색소 없이 플라즈몬 색상을 나타내는 금속 나노구조는 광학 응용 분야에서 유망하다. 콜로이드 리소그래피는 플라즈몬 메타표면의 광역 생산을 위한 가성비 좋은 방법이나, 플라즈몬 특성을 위치 선택적으로 제어하는 손쉬운 방법에 대한 연구는 여전히 중요한 과제로 남아있다. 본 학위논문에서는 물-레진 인터페이스에서 콜로이드의 점진적 돌출을 이용하여 다색 플라즈몬 그래픽을 생성하는 새로운 방법을 이용한다. 자유 경계면에 고정된 입자는 평형 상태로 도달하는데, 에이징의 지속시간에 따라 반대상으로의 돌출 정도가 결정된다. 이 현상을 이용하여 물-수지 계면에서의 입자를 광중합을 통해 정지하고 입자를 에칭하여 깊이를 제어한 구멍 패턴을 생성한다. 구멍 패턴에 알루미늄을 증착하여 구멍의 깊이에 따라 변하는 플라즈모닉 색을 만든다. 레진은 포토마스크를 통해 UV 조사를 위치선택적으로 하여 플라즈몬 그래픽을 형성하고, 광경화 시간을 조절하여 인큐베이션 시간을 조절한 다색 그래픽도 형성한다. 형성한 그래픽은 정반사 조건에서 단일 플라즈모닉 색을 나타내고 그 외의 조건에서는 무지개 빛깔의 회절 색상이 나타난다.
