Schärfstes Farbbild der Welt zeigt Playmate Lena Söderberg

100.000 Punkte pro Zoll ("dots per inch", "dpi") - eine bessere Auflösung ist für Farbbilder nicht möglich. Denn in diesem Bereich liegt die optische Beugungsgrenze für sichtbares Licht. Forscher aus Singapur berichten im Fachmagazin "Nature Nanotechnology", wie sie ein derart scharfes Bild hergestellt haben. Der Superfeindruck sei rund zehnmal schärfer als frühere Versuche. Das nur 50 mal 50 Mikrometer (tausendstel Millimeter) große Bild zeigt das Gesicht einer Frau, genauer gesagt eines Playmates aus den siebziger Jahren.

Für eine derart hohe Auflösung lassen sich nicht einfach Farbstoffe auf einer Oberfläche verteilen. Das Team um Karthik Kumar von der staatlichen Singapurer Forschungsagentur A*Star nutze stattdessen die optischen Eigenschaften von Nanostrukturen, um Farben zu erzeugen.

Mit der sogenannten Elektronenstrahl-Lithografie schrieben sie ein feines Säulenmuster in eine Glasoberfläche, die sie anschließend mit Silber bedampften. Größe und Abstand der einzelnen Säulen bestimmen, wie das Licht reflektiert wird und damit, welche Farbe das menschliche Auge an dieser Stelle wahrnimmt.

Die kreisrunden Säulen sind 50 bis 140 Nanometer (millionstel Millimeter) dick und zwischen 30 und 120 Nanometer voneinander entfernt. Je vier von ihnen bilden einen farbigen Bildpunkt (Pixel). Die aufgedampfte Silberschicht ist lediglich 15 Nanometer dick.

Zum Test der Technik druckten die Wissenschaftler eine Miniaturversion des sogenannten Lena-Bildes, das sich als ein Standardmotiv für Qualitätstests in der Bildverarbeitung etabliert hat. Es handelt sich um einen Ausschnitt aus dem zentralen Klappbild des US-Magazins "Playboy" vom November 1972. Es zeigt Kopf und Schulterpartie der Schwedin Lena Söderberg, die sich damals als Playmate für das Magazin fotografieren ließ. Den Rest des Fotos, auf dem die Schwedin nackt zu sehen ist, schnitten die ersten Bildtester weg; die Test-Lena ist deshalb jugendfrei. Söderberg hat erst Jahre später von ihrer Popularität in der Bildverarbeitung erfahren.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Die einzelnen Bildpunkte auf dem Miniaturporträt haben einen Abstand von rund 250 Nanometern. Das entspricht in etwa der halben Wellenlänge von sichtbarem Licht. Noch feinere Details lassen sich bei diesen Wellenlängen aus physikalischen Gründen nicht mehr auflösen.

Das Testbild sei dem Original bemerkenswert gleich, bis hin zu einzelnen Pixeln, schreiben die Forscher. Die Technik lasse sich auch für große Druckauflagen verwenden, indem aus einer per Elektronenstrahl-Lithografie hergestellten Schablone zahlreiche Bilder gepresst würden.

In einem Kommentar in "Nature Nanotechnology" weist Teri Odom von der Northwestern University in Evanston (USA) auf einige Möglichkeiten hin, die Technik zu verbessern und praktisch zu nutzen. Beispielsweise könnte man die Farbpalette durch den Einsatz verschiedener Metalle erweitern. Gold würde mehr Gelb- und Rottöne liefern, Legierungen aus Silber und Gold ein Verfeinern der Farbtöne insgesamt ermöglichen.

Diese Drucktechnik könne unter anderem für Sicherheitszwecke interessant sein, beispielsweise für Dokumente oder Banknoten, meinen die Forscher. Zusätzlich könnte sie sich für neuartige optische Datenspeicher eignen.