Фізікі стварылі першае «вадкае люстэрка», якое можна ўключаць і выключаць
Навукоўцы з Вялікабрытаніі стварылі незвычайныя наначасціцы, якія могуць адначасова быць празрыстымі для святла і ператварацца ў ідэальнае люстэрка. Працэс іх вырабніцтва апісаны ў часопісе Nature Materials.
«Наначасціцы знаходзяцца ў вельмі тонкім балансе. Мы вельмі доўга спрабавалі прымусіць іх паводзіць сябе правільна, аднак яны пастаянна склейваліся адна з адной, і нераўнамерна размяркоўваліся па растворы. Нам прыйшлося стварыць дзясяткі мадэляў і правесці такую ж вялікую колькасць эксперыментаў для таго, каб стварыць сапраўды кіраваны пласт наначасціц», — распавядае Джошуа Эдэль з Імперскага каледжа Лондана.
Наначасціцы і тонкія палоскі з некаторых металаў, напрыклад золата або срэбра, здольныя паглынаць бачнае святло і перадаваць яго далей у выглядзе іншых формаў электрамагнітнага выпраменьвання. У гэты час на паверхні металу ўзнікаюць так званыя плазмоны — калектыўныя ваганні электронаў, якія здольныя паглынаць і выпускаць энергію ў выглядзе светлавых хваляў.
Эдэль і яго калегі вельмі доўгі час спрабавалі ліквідаваць адзін з галоўных недахопаў плазмонаў — амаль поўную немагчымасць кіраваць іх уласцівасцямі пасля таго, як яны былі вырабленыя.
Эдэль, а таксама расійскі навуковец Аляксей Корнышаў і іх аднадумцы, змаглі вырашыць гэтую праблему, выкарыстоўваючы дзве дасціпныя ідэі: яны змясцілі наначасціцы не на паверхню іншага металу або крэмнію, як гэта звычайна рабілі навукоўцы ў эксперыментах з плазмонамі, а ў водны раствор, і стварылі асаблівае хімічнае асяроддзе, якое дазволіла кіраваць становішчам усіх часціц у растворы пры дапамозе імпульсаў электрычнасці.
Стварэнне гэтага «вадкага люстэрка» пачалося з таго, што навукоўцы заўважылі, што звычайныя наначасціцы золата, пакрытыя палімернай плёнкай, могуць адштурхоўвацца адна ад адной або збліжацца адна з адной, не склейваючыся, калі іх зарадзіць і змясціць у адмысловы электраліт, што складаецца з дзвюх вадкасцяў, якія не змешваюцца і маюць розныя электрычныя ўласцівасці.
У стане спакою гэтая вадкасць прымушае кавалачкі золата аддаляцца адзін ад аднаго на досыць вялікія адлегласці, у выніку чаго вадкасць становіцца празрыстай для хваль бачнага святла.
Калі ж праз яе прапусціць электрычны ток, то становішча іёнаў у электраліце памяняецца, і частка зараджаных часціц пацягне за сабой часціцы золата і ўтворыць своеасаблівы плоскі аркуш.
Часціцы металу ў ім будуць знаходзіцца дастаткова блізка для таго, каб яны маглі паглынаць фатоны бачнага святла і паўторна выпраменьваць іх у адваротным кірунку, што будзе рабіць паверхню раствору люстраной. Пры гэтым яны не склейваюцца адна з адной, што дазваляе зрабіць люстэрка празрыстым, адключыўшы ток або памяняўшы месцамі полюсы ў яго крыніцы.
Фізікі кажуць, што падобныя структуры дазваляюць не толькі стварыць «электрычнае» люстра, але і мноства іншых экзатычных аптычных прыбораў з цалкам кіраванай оптыкай, якія сёння лічацца фантастыкай. Такія плазмонныя прылады, на думку Эдэля і Корнышава, могуць у разы паскорыць хуткасць працы інтэрнэта, а таксама стварыць новыя тэлескопы і стаць асновай для светлавых камп'ютараў будучыні.
Каментары