Nanotechnologia

Ultracienka powłoka półprzewodząca w żywych kolorach

W najgłębszych piwnicach pod laboratorium Uniwersytetu Harvarda Mikhail Kats zakłada maskę, siatkę na włosy, jasnoszary kombinezon, materiałowe obuwie powyżej kostki, osłonę na buty, winylowe rękawiczki, ochronne okulary i kaptur z zapinanym kołnierzem – nie po to, by chronić siebie, ale delikatny sprzęt i materiały znajdujące się w cleanroomie.

Podczas zdobywania stopnia doktora, Kats spędził wiele godzin w tym nowoczesnym pomieszczeniu, przyczyniając  się do wielu odkryć. Jednym z nich jest metamateriał absorbujący 99,75% światła podczerwonego – stosowany w urządzeniach termowizyjnych. Miał również swój wkład w stworzeniu supercienkiej płaskiej soczewki skupiającej światło, która nie zniekształca obrazu tak jak konwencjonalne soczewki. Jednak zdecydowanie najbardziej kolorowym odkryciem jest technika pokrycia metali ultracienką warstwą półprzewodnika, o grubości zaledwie kilku nanometrów. Mimo, że sam półprzewodnik jest szary, to ostatecznie metal lśni wieloma kolorami. Przyczyną tego jest wykorzystywanie efektu interferencji na cienkiej powłoce – Kats porównuje to do opalowej tęczy, która pojawia się gdy olej unosi się na wodzie. Powłoki te, utworzone z precyzją w laboratorium, mogą przyjąć kolor jaskrawego różu, lub żywego błękitu – wszystko przy pomocy tego samego materiału, ale z różnicą zaledwie kilku atomów grubości powłoki.

Efekty pracy zostały opisane już w 2012 roku, jednak powłoki mogły być utworzone jedynie na stosunkowo gładkich powierzchniach, takich jak krzem. Teraz, odkrycie to udoskonalono i powłoki mogą być stosowane na każdym materiale, sztywnym lub rozciągliwym, od tkanin, aż po elastyczne urządzenia elektroniczne.

To, czy efekt zadziała na chropowatych powierzchniach nie było oczywiste, ze względu na interferencję, która jest bardzo wrażliwa na kąt padania światła. Nawet na kartce papieru są wzgórza i doliny, włókna i wystające elementy, co sprawia, że światło się rozprasza. Z drugiej strony, nakładane powłoki są tak cienkie, że reagują ze światłem prawie natychmiast, dzięki czemu patrzenie z jakiejkolwiek strony na powierzchnię nie sprawia różnicy i kolor pozostaje taki sam, a papier nadal jest elastyczny.

Źródło artykułu

Źródło grafiki

Ułatwienia dostępu