C'est la science: le camouflage plasmonique est déjà une réalité

Bonjour à tous les amoureux de l'actualité scientifique et technologique!

Aujourd'hui, nous allons parler du caméléon plasmon, vous pouvez en apprendre davantage sur le réel ici .

Tout métal est d'abord un réseau d'électrons se déplaçant librement, une sorte de réservoir de gaz d'électrons. Un métal à l'état nanométrique possède une propriété étonnante: la résonance plasmon . Un groupe de scientifiques chinois, ainsi que leurs collègues américains, ont utilisé cette caractéristique des nanoparticules pour créer un camouflage plasmonique.

Sur ce que c'est et avec quoi il est mangé, vous le découvrirez sous la coupe.

Préface

Pour comprendre comment cela fonctionne, nous devons approfondir la physique du processus. Alors, quelle est la résonance plasmon et à quoi sert-elle?

Nous savons tous comment la lumière interagit avec la surface lisse d'un métal - elle est réfléchie, c'est pourquoi les métaux sont utilisés dans la fabrication de miroirs: certains métaux reflètent la lumière moins bien, d'autres mieux. Mais que se passe-t-il lorsque la lumière ou une onde électromagnétique interagit avec une nanoparticule métallique littéralement remplie d'électrons? En raison de la petite taille des nanoparticules métalliques et de la forte mobilité électronique dans celles-ci, le champ électrique de l'onde électromagnétique déplace légèrement le nuage d'électrons à l'intérieur de la nanoparticule, exposant le noyau chargé positivement des atomes métalliques par l'arrière.

Interaction d'une onde électromagnétique, qui est une source d'un champ électrique externe, avec une nanoparticule métallique, dont le résultat est la force d'attraction entre les électrons en mouvement déplacés et un squelette lourd chargé positivement d'atomes métalliques

En conséquence, une force d'attraction Coulomb se produit entre deux moitiés de la nanoparticule chargées de manière opposée, qui ramène les électrons à leur emplacement d'origine. C'est le plasmon (oscillation amortie du gaz d'électrons), et donc les particules elles-mêmes sont appelées plasmon. Comme dans le cas de tout autre processus oscillatoire, ce phénomène a une propriété intéressante - la résonance, qui se traduit par une forte augmentation de l'absorption des ondes électromagnétiques avec une certaine fréquence ou longueur d'onde. C'est pourquoi dans les spectres d'absorption des solutions de nanoparticules métalliques, il y a un composant inhabituel en forme de cloche montré dans la figure ci-dessous.

Spectres d'absorption de nanoparticules d'or de différents diamètres. Pour plus de clarté, la partie visible du spectre est présentée.

Selon le diamètre des nanoparticules, la longueur d'onde de la lumière à laquelle une telle résonance d'absorption se produit peut varier, comme c'est le cas avec les points quantiques .

De plus, vous pouvez lire cet effet sur les pages du magazine Potential (j'ai trouvé le seul lien pour acheter le magazine ici ). Ou écoutez une conférence sur YouTube donnée aux participants aux 9e NanoOlympics :

Caméléon plasmonique

Bien sûr, chaque métal a sa propre fréquence de résonance (plasmon). Pour l'or, la longueur d'onde à laquelle la résonance se produit est d'environ 520 à 550 nm, pour l'argent, d'environ 410 à 430 nm. Par conséquent, si vous combinez deux métaux, vous obtenez une sorte de combinaison non linéaire de l'un et de l'autre. C'est cet effet que des scientifiques chinois et américains ont utilisé dans leurs travaux sur le caméléon plasmon et publié dans la prestigieuse revue scientifique ACSNano.

À première vue, l'idée semble extrêmement simple. Vous devez prendre un matériau poreux ordonné (par exemple, de l'alumine anodisée, AAO ), le placer sur l'électrode, faire pousser une petite nanoparticule d'or à l'intérieur de chaque pore et ajouter une autre électrode recouverte d'un gel conducteur et contenant des ions d'argent sur le dessus.

(ac) Un diagramme de l'appareil montrant le principe de fonctionnement et des micrographies d'un réseau ordonné de nanopores obtenues à l'aide d'un microscope électronique (marques d'échelle - 100 nm); (ef) tester les premiers échantillons qui peuvent changer de couleur du rouge au vert

En appliquant une tension (~ 1,5 V), vous pouvez assez rapidement (après tout, nous parlons de nanoparticules) déposer de petites quantités d'argent sur des îles d'or à l'intérieur des pores et ainsi changer les propriétés optiques du système. Par exemple, il est facile de contrôler la réflexion de la lumière dans la plage de 420 à 650 nm, qui couvre pratiquement tout le spectre visible. Et l'application de la tension inverse vous permet de convertir l'argent en ions distribués dans le gel.

Une démonstration à part entière de la capacité de l'appareil à changer de couleur lors de l'application d'un champ électrique: (a) spectres de réflexion, (b) dépendance de la position de la réflexion maximale sur le temps de dépôt d'argent (quelques secondes seulement!), ( C ) Diagramme chromatique avec des couleurs obtenues dans le travail

Habituellement des recherches scientifiques sur Et cela se termine: disent-ils, nous avons montré que cela fonctionne, le reste n'est pas notre tâche . Cependant, l'équipe d'auteurs a décidé de ne pas s'arrêter là et a créé un robot caméléon composé de petites plaques qui changent de couleur. Le robot est bourré de capteurs et est capable d'analyser la gamme de couleurs environnante, en s'y ajustant.

(ac) Création d'un robot caméléon capable de changer de couleur et de s'adapter à l'environnement. (dc) Une technologie similaire peut être utilisée pour créer des affichages «statiques», par exemple pour les bannières publicitaires.

De plus, les scientifiques ont montré que cette technologie peut être appliquée avec succès pour créer des affichages «statiques». Ils peuvent remplacer les panneaux LED modernes dans le domaine de la publicité.

Une vidéo montrant le mouvement d'un caméléon le long d'un mur coloré, ainsi que les changements de couleur en temps réel, peut être visionnée sur le site Web du magazine ACSNano .

Si quelqu'un souhaite adapter une technologie similaire à ses propres besoins et / ou faire du bricolage, des informations intéressantes sont contenues dans les informations supplémentairesà l'article.

L'article original, Mechanical Chameleon through Dynamic Real-Time Plasmonic Tuning , est publié dans ACSNano ( DOI: 10.1021 / acsnano.5b07472 ).

Au lieu d'une conclusion

Et saisissant cette opportunité, je voudrais noter une autre caractéristique intéressante des nanoparticules d'or, en particulier pour ceux qui ont raté la vidéo horaire ci-dessus. Ils peuvent être étonnamment rapides et faciles à collecter sur l'interface entre deux liquides non miscibles, comme le montre la vidéo ci-dessous.



De 30 à 40 nm de particules, vous pouvez obtenir un vrai miroir!

Dans ce cas, les nanoparticules forment un film qui possède certaines propriétés mécaniques. Il ne se fissure pas, ne se dégrade pas, ne perd pas son éclat et sa couleur métalliques, et s'étire et se déforme à la place, car les nanoparticules à l'intérieur du film sont liées par des molécules spéciales.

D'autres vidéos sont également disponibles sur le site Web du magazine ACSNano .

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Source: https://habr.com/ru/post/fr391033/