Los investigadores han descubierto que la antigua técnica de calentar el metal para crear colores vibrantes crea una superficie nanoestructurada que actúa como un absorbente de luz perfecto. Los absorbentes de luz perfectos, materiales que absorben más del 99% de un determinado color, pueden usarse parasensores, paneles solares, antifalsificación y tecnologías de sigilo.
en el diario Materiales ópticos expresos , investigadores de la Universidad Case Western Reserve en Ohio informan sobre cómo se generan los colores en las superficies metálicas calentadas y aplican esos hallazgos para crear una película delgada de níquel que absorbe perfectamente la luz roja.
"Descubrimos que una técnica de metalurgia de 3.000 años de antigüedad es en realidad uno de los ejemplos más simples de una meta-superficie: superficies artificiales con características de longitud de onda inferior que imparten propiedades electromagnéticas únicas", dijo Giuseppe Strangi, miembro de la Universidad Case Western Reserve.equipo de investigación: "La creación de cambios de color al depositar una sola capa de metal abre nuevas posibilidades estéticas en el trabajo del metal, así como aplicaciones como dispositivos de protección contra las señales electromagnéticas que causan ruido e interferencia".
A diferencia de los colores iridiscentes de las burbujas de agua y las alas de mariposa, que cambian según el ángulo de visión, las delgadas películas de óxido producidas por el calentamiento del metal mantienen sus colores en todos los ángulos. Esto podría hacer que el color inducido por el calor sea útil para hacer hologramas para protegerproductos monetarios y metálicos de la falsificación.
Un enfoque simple
Los científicos han demostrado previamente una perfecta absorción de la luz utilizando materiales absorbentes ultrafinos sobre metales o con nanoestructuras de alta ingeniería. Sin embargo, estos materiales requieren al menos dos deposiciones de materiales utilizando métodos de fabricación de nanolitografía que son caros, requieren mucho tiempo y son difíciles de reproducir.
"Mostramos que la absorción de luz perfecta podría lograrse usando una película delgada simple con la combinación correcta de óxido y sustrato metálico", dijo Strangi. "Esta combinación ocurre naturalmente con ciertos metales como el níquel y el titanio que utilizamos en este estudio"."
Para demostrar su técnica, los investigadores depositaron 150 nanómetros de níquel o titanio sobre silicio y luego calentaron las películas durante 20 a 40 minutos a 400 ° C para formar una capa de óxido. El análisis de las propiedades de absorción de las muestras mostró que las películas de níquelhorneado durante 40 minutos absorbió aproximadamente el 99.94% de la luz roja. Los investigadores también demostraron que la absorción de la luz podría ajustarse a las longitudes de onda visibles e infrarrojas cercanas modificando la duración del calentamiento, lo que cambia el grosor de la capa de óxido.
Cómo funciona
La absorción de luz perfecta ocurre en el metal calentado porque los rayos de luz que emergen de la capa de óxido y el sustrato de metal se unen de tal manera que se cancelan entre sí, un fenómeno conocido como interferencia destructiva total. Cualquier luz restante se absorbe en el interiorel sustrato de metal
"Este método de crear una absorción perfecta es muy práctico debido a su simplicidad y reproducibilidad", dijo Strangi. "La capa de óxido hace que la superficie sea resistente a los arañazos y la protege de una mayor oxidación".
Los investigadores planean realizar experimentos adicionales para determinar si se pueden formar patrones de alta resolución al hacer crecer capas de óxido de metal. También están trabajando para desarrollar sensores de gas utilizando los absorbentes de luz perfectos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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