Разноцветные металлы: Структурное окрашивание
Большинство чистых металлов не могут порадовать нас разнообразием цветов и оттенков. Их электроны способны поглощать и испускать излучение практически во всем видимом диапазоне, а это значит, что для человеческого глаза металлы выглядят серыми или серебристыми. Очевидные исключения — золото и медь. Золото поглощает излучение синей части спектра, а медь — синей и зеленой, что придает им столь нехарактерные для металлов цвета.
Довольно сложно получить другие цвета без использования покрытий, химического изменения поверхности металла или нанесения на его поверхность дифракционной решетки, дающей характерную интерференционную картину.
В 2008 году группе ученых удалось получить разнообразное окрашивание металлов, обработав их поверхность при помощи лазера (читайте об этом — «Алхимия 21 века»). А теперь есть и еще один способ, обнаруженный группой инженеров из Университета Саутгемптона под руководством Цзянфа Чжана (Jianfa Zhang): нанести на поверхность металла крошечные повторяющиеся узоры с помощью сфокусированного ионного пучка.
Элементы этого барельефа меньше, чем длина волны видимого излучения, что позволяет исключить влияние интерференции на цвет металла. Исследователи связывают появление окраски поверхности с эффектом плазмонного резонанса.
Похожую технологию ученые пытались использовать для создания «плащей-невидимок» (О, пожалуй, наиболее успешном проекте в этой области — мембране Metaflex, которая действует в видимом диапазоне, читайте — «Видимо? Невидимо!»). Путем создания на поверхности материала массива наноструктур с точно подобранными параметрами исследователи могут менять характер его взаимодействия с электромагнитным излучением. В случае «плаща-невидимки» изменяется рассеяние света, а для «окрашивания» металла необходимо изменить характер отражения и поглощения.
Структуры на поверхности металла имеют форму колец диаметром порядка 100 нм. Ученые рассчитали, что они могут придать золоту и алюминию практически любой цвет, и продемонстрировали это на примере золотой пленки. Изменение размера и глубины колец придает металлам различную окраску.
Технология примечательна тем, что она дает возможность изменять цвет металла, сохраняя прочие его свойства (электропроводность, твердость, блеск и другие). Чжан и его коллеги отметили пару возможных способов использования этого эффекта. Во-первых, сразу приходит в голову улучшение внешнего вида дорогостоящих товаров. Другими словами, «хай-тек» для ювелиров. Другое возможное применение структурного окрашивания металлов, учитывая трудность воспроизведения — защита от подделки банкнот, кредитных карт. Впрочем, это только самые очевидные из возможных вариантов использования технологии.
По сообщению Technology Review
