Нанотехнологии: световые метаморфозы опала

Новый синтетический материал может мгновенно изменять свой цвет под воздействием электрических импульсов.

Создать искусственный камень, который по воле человека мог бы переливаться всеми цветами видимого спектра — такую задачу поставили перед собой канадские и британские ученые. Заразительным примером для химиков послужил природный опал. Драгоценный минерал создает радужный эффект благодаря своей необычной структуре — чередующимся слоям с разными коэффициентами отражения.

Смоделировать многомерную дифракционную решетку удалось при помощи микроскопических кварцевых гранул, помещенных на плоский электрод. Специальный полимер обволакивает шарики и фиксирует их на месте. Затем на такой нанометрический бутерброд наносится кислота, которая при растворении кварца оставляет мельчайшие воздушные пузырьки. При заполнении искусственных пузырьков электролитом и получается уникальный материал.

В обычном состоянии такое соединение имеет синий цвет, который обусловлен разными коэффициентами отражения полимера и электролита. Но если на электрод подать напряжение, то свою главную роль начинают играть содержащиеся в полимере атомы железа. Ввиду разности потенциалов они окисляются. Полимер получает положительный заряд, и к нему начинают притягиваться отрицательные ионы из электролита. Вся структура быстро сжимается, а диаметр пузырьков становится меньше.

В результате такого «искусственного дыхания» материал начинает рассеивать фотоны света с другой длиной волны. Чем больше подаваемое на электроды напряжение, тем сильнее «распухает» материал и изменяет свой цвет — от синего к красному. При этом световое перевоплощение рукотворного опала осуществляется практически мгновенно — менее чем за секунду.

Создание такой структуры стало возможным лишь при освоении новейших технологий, ведь гранулы аморфного кварца имеют диаметр от 200 до 600 нанометров. В недалекой перспективе из синтетических элементов можно будет производить полноценную электронную бумагу, которая пока имеет очень ограниченные возможности. Конечно, для достижения нужного цвета в каждой частичке электронного листа нужно будет приложить свой электрический заряд. Зато фиксация необходимого оттенка никакой энергии уже не потребует. Так что научное сотрудничество университетов Бристоля и Торонто может положить начало новой высокотехнологической отрасли.

Обсудить на форуме

Распечатать статью

Подписка

Популярные статьи

Нанотехнологии: световые метаморфозы опала

Нанотехнологии: световые метаморфозы опала

Похожие статьи

Комментарии к статье «Нанотехнологии: световые метаморфозы опала».