Ученые из Имперского колледжа Лондона создали поверхность с переменным коэффициентом отражения. Для этого они поместили на границу двух несмешивающихся жидкостей наночастицы золота, которые в обычном состоянии отталкивают друг друга, за счет чего слой свободно пропускает свет. Если через этот слой пропустить электрический ток, расстояние между ними уменьшается, и слой становится зеркальным. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.

Ученые нередко разрабатывают материалы с изменяемыми свойствами, в том числе и оптическими, к примеру, электрохромные чернила. Такие материалы используются как в потребительских устройствах, таких как окна с изменяемой светопропускаемостью, так и в оптических приборах.

Исследователи создали поверхность с легко изменяемым коэффициентом отражения. Для этого они налили в специальную емкость с электрдами две несмешивающихся жидкости — органический растворитель 1,2-дихлорэтан с небольшим объемом другой органической добавки, и раствор хлорида натрия в воде. Также в воду были добавлены наночастицы золота размером 16 нанометров, покрытые веществом, которое заставляло их не слипаться, а отталкиваться друг от друга. Поскольку две жидкости не смешиваются между собой, на границе этих двух фаз образуется потенциальная яма, за счет чего наночастицы стремятся размещаются именно на границе, а не в объеме жидкости.

Из-за того, что частицы отталкивались друг от друга, этот слой на межфазной границе был прозрачным для света. Ученые обнаружили, что если приложить напряжение к жидкости, то, в зависимости от полярности, наночастицы либо переходили из объема на эту границу, и тем самым увеличивали плотность слоя, либо наоборот переходили из слоя в объем. Это происходило из-за того, что покрытие частицы было отрицательно заряженным, и из-за приложения напряжения ионы в жидкости заставляли частицы передвигаться. Поскольку плотность слоя из частиц резко возрастала, его коэффициент отражения также резко повышался. Таким образом ученые получили поверхность, которую можно обратимо превращать в зеркальную.

Недавно международная группа ученых, в том числе из России, разработала метаматериал, который при облучении лазерными импульсами с определенными длинами волн на короткое время резко меняет свой коэффициент отражения. Таким образом, материал можно «переключать» из поглощающего в зеркальное состояние.

Montelongo et al. / Nature Materials, 2017

Автор: Григорий Копиев