Tiksliai nustatydami atstumus tarp nanodalelių, esančių viename sluoksnyje, mokslininkai sukūrė filtrą, kuris gali pavirsti stiklu arba veidrodžiu – tai yra visiškai praleisti arba visiškai atspindėti šviesą.
Sukurti valdomą medžiagą , tokią, kurios optines savybes būtų galima tiksliai kontroliuoti, yra didelis iššūkis, nes keisti medžiagos savybes reikia nanometrų lygmenyje (atomo dydis yra apie 0,1 – 0,5 nanometrai). Norint suderinti nanodalelių sluoksnio optines savybes, ,reikia, kad jos išsidėstytų tiksliai nustatytu ir vienodu atstumu viena nuo kitos, o pačių nanodalelių matmenys siekia tik dešimtis manometrų.
Tokiam sluoksniui sukurti Londono Imperijos koledžo (Imperial College London ) mokslininkai aukso nanodalelių sluoksnį lokalizavo tarp dviejų nesimaišančių skysčių.
Sukūrus tarp šių skysčių nedidelę elektros įtampą, tyrėjai pademonstravo, kad ja galima valdyti nanodalelių sluoksnį, kuris gali tapti toks tankus, kad virstų tarsi veidrodžiu ir atspindėtų šviesą, arba aukso nanodalelės išsidėstytų taip retai, kad jų sluoksnis taptų permatomu – visą šviesą praleistų.
Tyrimo bendraautorius, Londono Imperijos koledžo chemijos katedros profesorius Joshua Edelis (Joshua Edel ) teigė: „Tai tikrai puikus pasiekimas. Ilgą laiką mums nepavyko tiksliai išdėstyti nanodalelių. Bet matematinis modeliavimas ir daugybė eksperimentų leido mums sukurti tiksliai valdomą aukso nanodalelių sluoksnį.”
Vaizdo įraše matoma, kaip keičiasi sluoksnio šviesos pralaidumas. Sluoksnis pirmiausia yra tarsi stiklas, pro kurį matosi dešimties svarų banknotas. Po to, kai įjungiama įtampa, jame atsispindi virš sluoksnio esanti vieno svaro moneta.
Ar sluoksnis praleidžia, ar atspindi skirtingų bangos ilgių šviesą, lemia atstumas tarp nanodalelių.
Vienu kraštiniu atveju atspindimas visas regimosios šviesos spektras, ir sluoksnis veikia kaip veidrodis. Kitu kraštiniu atveju, kai nanodalelės yra išsisklaidžiusios, visos regimosios šviesos bangos praeina per sluoksnį ir jis tampa permatomas, kaip stiklas.
Skirtingai nuo ankstesnių nanometrinių sistemų, kurių optinių savybių keitimui būdavo naudojamos cheminės medžiagos, naujojo nanodalelių sluoksnio savybės valdomos elektros įtampa, ir būsenos yra grįžtamos – jo optinis pralaidumas gali būti gali būti perjungiamos iš vienos būsenos į kitą.
Šis pasiekimas gali padėti sukurti specialias medžiagas, kurių optinės savybės gali būti keičiamos realiuoju laiku. Jos idealiai tiktų įvairiausiems optiniams filtrams, optoelektronikos komponentams ar miniatiūriniams jutikliams.
Šis tyrimas paskelbtas žurnale „Nature Materials“.
Electrotuneable nanoplasmonic liquid mirror, Nature Materials (2017). DOI: 10.1038/nmat4969
Daugiau:
Trimačiam spausdinimui bus galima naudoti ir stiklą
Mažiausias pasaulyje radijas, kurio imtuvas – tik dviejų atomų dydžio
Metamedžiagos naudoja šviesą savo judėjimo kontrolei
FOTONIKA – sparčiausiai besivystanti sritis
Mokslininkai Lietuvoje ieško būdų efektyvesnėms LED lemputėms kurti