"Renkli siyah", tasarımcı yapamaz, bilim adamı yapabilir
Renkli siyah istiyorum.
A Partisi'nin babasından gelen bu talep, son iki yıldır tasarım çemberinde dolaşan bir sap.
Daha önce Amerikan bisiklet markası SPECIALIZED (Lightning) tasarımcıları dünya şampiyonları için özel bisikletler tasarlarken, müşteri ihtiyaçlarına göre siyah gövde üzerinde dünya şampiyonlarını temsil eden gökkuşağı unsurlarını kullanıyorlardı.
Güneşte, araba gövdesinin siyah sprey boyasının altındaki payetler güneş tarafından yansıtılır ve "renkli siyah" denilen efekti elde ettiği kabul edilebilir.
Bununla birlikte, bir grup Birmingham Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu, Münih Üniversitesi Fizik Bölümü, Londra İmparatorluk Koleji Fizik Bölümü, Nanjing Üniversitesi Modern Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu, Katı Mikroyapı Fiziği Devlet Anahtar Laboratuvarı ve mikro yapı bilimi ve teknolojisinin işbirliğine dayalı yenilikçiliğinden geliyor. Elektronik Optik Mühendisliği Okulu ve Nanjing Posta ve Telekomünikasyon Üniversitesi Mikroelektronik Okulu'nun merkezi ve araştırma ekibi, kısa süre önce, siyahtan çeşitli renkleri çıkarabilen düzensiz plazmonik nanokümelerden oluşan bir optik sistem tasarladı. Renkli.
24 Mart 2020'de, yerel saatte, ekibin geniş bant emiliminden yeniden yapılandırılabilir yansımaya geçişle dış boşlukla düzensiz plazmonik sistemleri manipüle etme başlıklı makalesi çevrimiçi. "Nature Communications" da (Nature Communications) yayınlandı.
Doğada yaygın olan düzensiz biyolojik yapı
Bu araştırmanın ilham kaynağı, geniş bantlı ışık tepkisi ve rahatsızlıklara karşı sağlamlık ile doğadaki yaygın varoluştan geliyor. Düzensiz biyolojik yapı (Düzensiz biyoyapılar).
Lei Feng.com, nesnenin yüzeyindeki nano ölçekli yapının ışığı yansıttığını ve çeşitli renkler ürettiğini öğrendi.
Bununla birlikte, nesnenin yüzeyi nano ölçekli yapıda düzensiz bir durumda ise, ışık ya tamamen emilir ya da tamamen yansıtılır ve siyah veya beyaz görünür.
Doğada beyaz böcek denen bir böceğin beyaz pulları vardır.İngiliz fizikçiler beyaz böcekten ilham aldılar ve yeni bir tür ultra-beyaz kağıt geliştirdiler. Benzer fikirleri kullanarak, kağıt kadar beyaz ultra seyreltilmiş boya üretmek, yazı kağıdının, insan dişlerinin rengini iyileştirmek, hatta ışık saçan cisimlerin ve vitrinlerin parlaklığını artırmak mümkündür.
[Platinum Tortoise, Picture Source Baidu Encyclopedia]
Ayrıca yüzeyinde siyah beyaz çizgili kalamar, siyah tüylü cennet kuşu, dünyayı daha çeşitli ve harika kılan bu fenomenler aslında düzensiz yapıların etkisidir.
Aslında, nanofotonik ve nano üretim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte, alışılmadık yoğunluk istatistikleri, geniş bant iletim geliştirme, ideal odak, geniş bantlı optik tuzaklar ve geniş bantlı enerji hasadı gibi benzersiz özellikleri nedeniyle düzensiz nanoyapılar uygulanmıştır. Farklı optik sistemlerde, ışık konumlandırma, foton (Lei Feng net notu: elektromanyetik etkileşimin temel parçacıklarını iletme) iletimi ve enerji toplama hedeflenir. Bununla birlikte, geniş bant optik yanıtlı düzensiz sistemlerin ayarlanabilirliği nadiren incelenmiştir.
Plazmonik nanokümelerden oluşan düzensiz optik sistem
Buna dayanarak, araştırma ekibi düzensiz plazma sisteminin kontrolünü gerçekleştirdi ve dış boşluk bağlantısının deterministik kontrolü yoluyla geniş bant emiliminden ayarlanabilir yansımaya geçişi gerçekleştirdi.
Aşağıdaki şekil, düzensiz bir plazma sisteminin üç boyutlu bir tam dalga simülasyonunun şematik bir diyagramıdır.
Özellikle, araştırma ekibi, ya geniş bantlı bir soğurucu olarak ya da görünür ışık bölgesinde yeniden yapılandırılabilir bir yansıma bandı ile genelleştirilmiş bir modele dayalı olarak düzensiz plasmonik nanokümelerden oluşan bir optik sistem tasarladı.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, nanokümeler esas olarak, lityum florürden (LiF) yapılmış bir dielektrik malzeme tabakası üzerinde ve lityum florür altında düzensiz olarak düzenlenmiş farklı boyutlarda gümüş (Ag) nanopartiküllerinden oluşur. Bir gümüş ayna tabakası (Ag ayna) ayarlayın.
Bu yapının en önemli kısmı, LiF ara parçası adı verilen şeffaf boşluktur. Lityum florür arasındaki boşluğun oluşturduğu şeffaf boşluk ışığı dağıtmaz ve fotonlar içinde farklı frekanslarda rezonansa girerek farklı dalga boylarına göre çeşitli renkler açığa çıkarır.
Lei Feng.com, araştırmacıların kavitenin kalınlığını diyagonal boyunca doğrusal olarak artacak şekilde ayarladığını, böylece sistemin optik yanıtının görünür ışık geniş bant emiliminin% 90'ından fazlasından farklı dalga boylarına bağlı olarak farklı yansımalara (yansımalara) değiştiğini öğrendi. Dalgaboyu 400nm ile 750nm arasındadır).
Uzman olmayanların terimleriyle, araştırmacılar boşluğun kalınlığını değiştirerek ışık yanıt modunu değiştirdiler ve ardından makalenin başında bahsedilen "renkli siyah" ı fark ettiler.
Aşağıdaki resim nanoküme yapısının bir görüntüsüdür.Siyah geçişten sonra köşegen boyunca siyahtan çeşitli renkler başlar.
Shiraishi'nin resimlerini renk üretimi için hizalayın
Öyleyse, bu tür gizemli sistem pratik mi?
Aslında, sistemin uygulanabilirliğini doğrulamak için araştırma ekibi, Qi Baishi'nin suluboya resmi "Şakayık" ı (aşağıdaki resimde soldaki dijital kopya) bastı. Çalışmasının temelde kırmızı gibi birkaç ortak rengi içerdiği görülebilir. Pembe, sarı, yeşil ve siyah. Araştırmacılar, şeffaf boşluğun kalınlığını basitçe ayarlayarak, orijinal çalışmanın son derece yüksek renk doğruluğu ile yeniden üretilebileceğini söylediler (aşağıda resmedilmiştir).
Araştırma ekibinin dediği gibi, bu sonucun öneminin yalnızca bozukluğun fiziksel anlamda daha fazla anlaşılmasına yansımadığı, aynı zamanda çeşitli pratik uygulamalar için (yapısal renk modellemesi gibi) yeni fikirler de sağladığı görülebilir:
Fizikte, nanofabrikasyondaki düzensizliğin iyi olmadığını düşünmeye alışkınız, ancak burada düzensiz yapının belirli durumlarda düzenli yapıdan daha iyi olabileceğini kanıtladık. Tasarladığımız düzensiz sistem, yeni algılama teknolojisi gibi diğer fiziksel alanlarda da kullanılabilir.
Referans kaynağı:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15349-y
https://m.phys.org/news/2020-03-scientists-black.html
https://www.ifanr.com/app/861079
