211service.com
Mikrosniderier får metaller att glänsa i valfri färg
När det kommer till metall kan du ha vilken färg som helst så länge den är silver. Det beror på att havet av elektroner i de flesta metaller absorberar och avger ljus över hela det optiska området. Istället för silver är metaller faktiskt färglösa.
Det finns undantag förstås. Guld absorberar blått ljus och detta ger sin karakteristiska gula färg. Och koppar absorberar blått och grönt ljus vilket gör att det ser en röd orange ut.
Andra färger är svåra att få tag på utan att belägga metallen eller skära ut ett diffraktionsgitter på dess yta för att producera ett karakteristiskt interferensmönster, som de från en CD-skiva.
Men nu finns det ett annat sätt tack vare intressant arbete av Jianfa Zhang vid University of Southampton och några kompisar. Deras idé är att rista en annan typ av upprepande mönster på ytan av en metall.
Dessa mönster är mindre än våglängden för synligt ljus. Istället för att få ljuset att störa, fungerar de genom att ändra egenskaperna hos elektronhavet i metallen – särskilt dess resonansfrekvens. Detta ändrar frekvensen av ljus som det absorberar och reflekterar.
Detta är samma teknik som forskare har använt under en tid för att bygga osynlighetskappor. Tanken är att genom att noggrant bygga upprepade mönster av subvåglängdsstrukturer kan forskare skräddarsy hur ett metamaterial kan styra ljus.
Men istället för att skapa 3D-strukturer som styr ljuset när det passerar genom materialet, ristar Zhang och co de relevanta strukturerna på ytan för att kontrollera hur ljuset absorberas och reflekteras.
Strukturerna som gör susen är små ringar inristade i ytan. Teamet beräknar att de kan få guld eller aluminium att se nästan alla färger ut helt enkelt genom att variera storleken och djupet på dessa ringar. De har till och med demonstrerat tekniken på ett tunt lager guld (se bilden ovan).
Det som är intressant med tekniken är att den ger ingenjörer ett sätt att kontrollera färgen, ja hela spektralresponsen, hos metallen utan att ändra dess andra egenskaper, såsom dess ledningsförmåga, hårdhet och lyster. Det är svårt att göra med beläggningar.
Jiang och co nämner ett par ansökningar. En självklar sådan är att ge högvärdiga varor en extra estetisk dragningskraft. Med andra ord, att göra högteknologiska smycken. En annan idé, med tanke på svårigheten att reproducera effekten, är som en mekanism mot förfalskning på sedlar och kreditkort.
Det finns säkert en mängd andra applikationer. Förslag i kommentarsfältet tack.
Ref: arxiv.org/abs/1011.1977 : Kontroll av metallernas färg: Intaglio och basreliefmetamaterial