Ini Sains: Kamuflase plasmonik sudah menjadi kenyataan

Halo semua pecinta berita sains dan teknologi!

Hari ini kita akan berbicara tentang bunglon plasmon, Anda dapat belajar tentang yang asli di sini .

Logam apa pun pada dasarnya adalah susunan elektron yang bergerak bebas, sejenis reservoir dengan gas elektron. Sebuah logam di negara berskala nano memiliki satu sifat menakjubkan - resonansi plasmon . Sekelompok ilmuwan Cina, bersama dengan rekan Amerika mereka, menggunakan fitur nanopartikel ini untuk membuat kamuflase plasmonik.

Anda akan belajar tentang apa itu dan apa yang dimakan dengan di bawah potongan.

Kata Pengantar

Untuk memahami bagaimana ini bekerja, kita perlu menggali lebih dalam ke dalam fisika proses. Jadi, apa resonansi plasmon dan untuk apa itu digunakan?

Kita semua tahu bagaimana cahaya berinteraksi dengan permukaan logam yang halus - itu dipantulkan, itulah sebabnya logam digunakan dalam pembuatan cermin: beberapa logam memantulkan cahaya lebih buruk, yang lain lebih baik. Tetapi apa yang terjadi ketika cahaya atau gelombang elektromagnetik berinteraksi dengan nanopartikel logam yang secara harfiah dipenuhi dengan elektron? Karena ukuran kecil dari nanopartikel logam dan mobilitas tinggi elektron di dalamnya, medan listrik dari gelombang elektromagnetik menggeser awan elektron di dalam nanopartikel dengan jumlah kecil, memperlihatkan inti atom logam bermuatan positif dari sisi belakang.

Interaksi gelombang elektromagnetik, yang merupakan sumber medan listrik eksternal, dengan nanopartikel logam, yang hasilnya adalah gaya tarik menarik antara elektron seluler yang dipindahkan dan kerangka atom logam berat yang bermuatan positif.

Akibatnya, gaya tarik Coulomb muncul di antara dua bagian nanopartikel yang bermuatan berlawanan, yang mengembalikan elektron ke tempat semula nanopartikel, yang mengembalikan elektron ke tempat semula. Ini adalah plasmon (osilasi teredam dari gas elektron), dan karenanya partikel itu sendiri disebut plasmon. Seperti halnya dengan proses osilasi lainnya, fenomena ini memiliki satu sifat menarik - resonansi, yang dinyatakan dalam peningkatan tajam dalam penyerapan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi atau panjang gelombang tertentu. Itulah sebabnya dalam spektra serapan larutan nanopartikel logam terdapat komponen berbentuk lonceng yang tidak biasa yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Spektrum serapan nanopartikel emas berbagai diameter. Untuk kejelasan, bagian spektrum yang terlihat disajikan,

tergantung pada diameter nanopartikel, panjang gelombang cahaya di mana penyerapan resonansi tersebut dapat bervariasi, seperti halnya dengan titik-titik kuantum .

Selain itu, Anda dapat membaca tentang efek ini pada halaman-halaman majalah Potential (saya menemukan satu-satunya tautan untuk membeli majalah di sini ). Atau dengarkan ceramah di YouTube yang disampaikan untuk para peserta di NanoOlympics ke - 9 :

Bunglon plasmonik

Tentu saja, setiap logam memiliki frekuensi resonansi (plasmon) sendiri. Untuk emas, panjang gelombang di mana resonansi terjadi adalah sekitar 520-550 nm, untuk perak, sekitar 410-430 nm. Dengan demikian, jika Anda menggabungkan dua logam, Anda mendapatkan semacam kombinasi non-linear dari satu dan yang lainnya. Efek inilah yang digunakan para ilmuwan dari Cina dan AS dalam karya mereka tentang bunglon plasmon dan diterbitkan dalam jurnal ilmiah bergengsi ACSNano.

Pada pandangan pertama, idenya tampak sangat sederhana. Anda perlu mengambil bahan berpori yang dipesan (misalnya, alumina anodized, AAO ), letakkan di elektroda, tumbuhkan nanopartikel emas kecil di dalam setiap pori, dan tambahkan elektroda lain yang dilapisi gel konduktif dan mengandung ion perak di atasnya.

(ac) Diagram perangkat yang menunjukkan prinsip operasi dan mikrograf dari susunan nanopori yang dipesan menggunakan mikroskop elektron (tanda skala - 100 nm); (ef) menguji sampel pertama yang dapat mengubah warna dari merah ke hijau

Menerapkan tegangan (~ 1,5 V), Anda dapat dengan cepat (setelah semua, kita berbicara tentang partikel nano) menyimpan sejumlah kecil perak di pulau-pulau emas di dalam pori-pori dan dengan demikian mengubah sifat optik sistem. Misalnya, mudah untuk mengontrol pantulan cahaya pada kisaran 420 - 650 nm, yang secara praktis mencakup seluruh spektrum yang terlihat. Dan penerapan tegangan balik memungkinkan Anda mengubah perak menjadi ion yang didistribusikan dalam gel.

Peragaan penuh kemampuan perangkat untuk mengubah warna saat menerapkan medan listrik: (a) spektrum refleksi, (b) ketergantungan posisi refleksi maksimum pada waktu pengendapan perak (hanya beberapa detik!), ( C ) Diagram kromatik dengan warna yang diperoleh dalam pekerjaan

Biasanya penelitian ilmiah tentang Dan ini berakhir: kata mereka, kami telah menunjukkan bahwa ini berhasil, sisanya bukan tugas kami . Namun, tim penulis memutuskan untuk tidak berhenti di situ dan membuat robot bunglon yang terdiri dari lempengan-lempengan kecil yang berubah warna. Robot itu dijejali dengan sensor dan mampu menganalisis gamut warna di sekitarnya, menyesuaikannya.

(ac) Robot bunglon yang dibuat mampu mengubah warna, beradaptasi dengan lingkungan. (dc) Teknologi serupa dapat digunakan untuk membuat tampilan "statis", misalnya, untuk spanduk iklan.

Plus, para ilmuwan telah menunjukkan bahwa teknologi ini dapat berhasil diterapkan untuk membuat tampilan "statis". Mereka dapat menggantikan panel LED modern di bidang periklanan.

Sebuah video yang menunjukkan gerakan bunglon di sepanjang dinding berwarna, serta perubahan warna waktu nyata, dapat dilihat di situs web majalah ACSNano .

Jika seseorang tertarik untuk mengadaptasi teknologi serupa untuk kebutuhan mereka sendiri dan / atau melakukan DIY, maka informasi menarik terkandung dalam Informasi Tambahanke artikel.

Artikel asli, Mechanical Chameleon melalui Dynamic Real-Time Plasmonic Tuning , diterbitkan dalam ACSNano ( DOI: 10.1021 / acsnano.5b07472 ).

Alih-alih sebuah kesimpulan

Dan mengambil kesempatan ini, saya ingin mencatat fitur menarik lain dari nanopartikel emas, terutama bagi mereka yang melewatkan video per jam di atas. Mereka bisa sangat cepat dan mudah untuk dikumpulkan pada antarmuka antara dua cairan yang tidak larut, seperti yang ditunjukkan dalam video di bawah ini.



Dari partikel 30-40 nm Anda bisa mendapatkan cermin nyata!

Dalam hal ini, partikel nano membentuk film yang memiliki sifat mekanik tertentu. Itu tidak retak, tidak terdegradasi, tidak kehilangan kilau logam dan warnanya, dan malah meregang dan merusak, karena partikel nano di dalam film terikat oleh molekul khusus.

Lebih banyak video juga tersedia di situs web majalah ACSNano .

---

Terkadang Anda dapat membaca secara singkat, dan terkadang tidak terlalu banyak tentang berita sains dan teknologi di saluran Telegram saya - kami meminta Anda;)

Source: https://habr.com/ru/post/id391033/