Le pellicole opaline del polimero si sono liberate di nuovo genere di luce sulla natura

Queste “pellicole opaline del polimero„ appartengono ad un codice categoria dei materiali conosciuti come i cristalli fotonici. Tali a cristallo sono costruiti di molte unità di ripetizione molto piccole e solitamente sono associati con un grande contrasto proprietà ottiche nelle componenti', conducenti ad una gamma delle frequenze, denominata “un bandgap fotonico,„ dove nessuna luce può propagarsi in tutto il senso. Invece, queste nuove pellicole opaline hanno un piccolo contrasto nelle loro proprietà ottiche. Come con altre strutture opaline artificiali, inoltre “auto-stanno montando,„ in quanto le piccole particelle costituenti si montano in una struttura normale. Ma questa auto-assemblea non è perfetta e comunque significato essere periodiche, hanno irregolarità significative. In questi materiali, l'interazione fra l'ordine periodico, le irregolarità e la dispersione delle inclusioni piccole interessano forte il senso che la luce attraversa through queste pellicole, appena come nelle pietre di gemma opaline naturali, un cugino distante di questi materiali. Per esempio, la luce può essere riflessa nei sensi inattesi che dipendono dalla lunghezza d'onda della luce.

I cristalli fotonici sono stati di interesse per gli anni per varie applicazioni pratiche, specialmente nelle telecomunicazioni ottiche della fibra ma anche come rimontaggio potenziale per le tinture tossiche e costose usate per gli oggetti di coloritura, dai vestiti alle costruzioni. Tuttavia molto del loro potenziale commerciale ha ancora essere realizzato perché i colori in pellicole artificiali fatte dai cristalli fotonici dipendono forte dall'angolo di visione. Se sostenete uno strato della pellicola opalina, Baumberg spiega, “voi soltanto vederà il bianco latteo, a meno che esaminiate una luce riflessa esso, nel qual caso determinati colori dalla sorgente luminosa saranno riflessi preferenziale.„ Cioè cambiare l'angolo ed i cambiamenti di colore.

Questi a cristallo fotonici sono apparenti nel mondo naturale pure ma sono più costanti a colori agli angoli varianti. Gli opale, le ali della farfalla, determinata specie di scarabeo e le piume del pavone tutti gli allineamenti della caratteristica dei fori molto piccoli, hanno organizzato ordinatamente nei modelli. Anche se queste strutture naturali non sono ordinate quasi precisamente quanto le versioni artificiali, i colori prodotti sono insolitamente forti e dipendono più di meno dall'angolo di visione.

Finora, gli scienziati hanno ritenuto che lo stesso effetto fosse sul lavoro sia in cristalli fotonici artificiali che naturali: la struttura di grata ha indotto la luce a riflettere fuori dal di superficie in modo da produrre un colore che cambia secondo l'angolo della riflessione. Baumberg, tuttavia, ritiene sospetto che le strutture naturali spargono selettivamente piuttosto della luce, un risultato dell'interazione complessa fra l'ordine e il irregulaty in queste strutture.

Poichè l'impressione, squadra del Baumberg ha sviluppato gli opale del polimero per unire la struttura precisa dei cristalli fotonici artificiali con il colore robusto delle strutture naturali. Le pellicole opaline del polimero sono fatte degli allineamenti delle sfere impilate in tre dimensioni, piuttosto che gli strati. Inoltre contengono i nanoparticles molto piccoli del carbonio incuneati fra le sfere, in modo da la luce non riflette appena alle interfacce fra le sfere di plastica ed i materiali circostanti, inoltre sparge fuori dai nanoparticles inclusi fra le sfere. Ciò fa la pellicola intensamente colorata, anche se sono fatte dalle soltanto componenti trasparenti e nere, che sono in condizioni ambientali benigne. Ulteriormente, il materiale può “essere sintonizzato„ per spargere soltanto semplicemente determinate frequenze di luce rendendo le sfere più grandi o più piccole.

In collaborazione con gli scienziati a DKI a Darmstadt, la Germania, Baumberg ed i suoi colleghi hanno trovato una soluzione per un altro fattore che ha limitato tradizionalmente il potenziale commerciale dei cristalli fotonici: la capacità di mass-produce. I suoi colleghi di Darmstadt hanno sviluppato un processo di fabbricazione che può applicarsi con successo ai cristalli fotonici ed ora possono produrre i rotoli molto lunghi delle pellicole dell'opale del polimero.

Le pellicole sono “abbastanza elastiche,„ secondo Baumberg e quando allungano, cambiano il colore, poiché l'atto di allungamento cambia la distanza fra le sfere che compongono la struttura di grata. Ciò, anche, rende loro l'ideale per una vasta gamma delle applicazioni, compreso potenziale un nell'imballaggio per alimenti, nell'identificazione falsificata e perfino nella difesa.

Carta: Otto L.J. Pursiainen, Jeremy J. Baumberg, Holger Winkler, Benjamin Viel, Peter Spahn, Tilmann Ruhl, “Nanoparticle-ha sintonizzato il colore strutturale dagli opale del polimero,„ l'ottica esprime, volume 15, edizione 15, testo integrale http://www.opticsexpress.org/abstract.cfm?id=139950 disponibile.

Per più immagini vedere: www.nano.soton.ac.uk/opal.html

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