Siyahtan renkli çıkar
Doğada gördüğümüz birçok renk genellikle nesnelerin yüzeyinden gelir. Nano ölçekli yapı Işığı belirli bir şekilde yansıtın. Örneğin bir kelebeğin kanatlarının mavi olmasının nedeni, kanat yüzeyindeki minik olukların ancak mavi ışığı yansıtabilmesidir.
Resim kaynağı: JillWellington / Pixabay
Bununla birlikte, bir yüzey siyah veya beyaz göründüğünde, bunun nedeni genellikle yüzeyin nanometre ölçeğindeki yapısının tamamen Bozukluk Tüm ışığın tamamen emilmesini veya tamamen yansıtılmasını sağlayan mod.
Doğada bu tür düzensiz biyolojik yapılar yaygındır.Düzensiz yapılar, farklı dalga boylarındaki ışığı absorbe edebilir veya yansıtabilir. Geniş bant ışık tepkisi . Bu yüzeylerin siyah veya beyaz renkler göstermesini sağlayan bu geniş bant ışık tepkisi özelliğidir.
Beyaz böceğin beyaz pulları, çizgili pijama kalamarının siyah beyaz şeritleri veya cennet kuşunun siyah tüyleri gibi birçok biyolojik sistemde geniş bant ışık tepkisine sahip düzensiz sistemler önemli bir rol oynar.
Soldan sağa: beyaz böcek, çizgili pijamalı kalamar, cennet kuşu. | Resim kaynağı: Wikipedia
Doğadaki biyolojik sistemlere ek olarak, geniş bantlı ışık tepkisinin yapay optik sistemlerde de önemli uygulamaları vardır. Bununla birlikte, geniş bant optik yanıtlı bu düzensiz sistemler Ayarlanabilirlik Nadiren incelenir.
Yakın zamanda Nature Communications dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada araştırmacılar, ışığın bu düzensiz yüzeylerden zengin ve parlak renkler üretmek için geçiş şeklini kontrol etmenin bir yolunu buldular.
Bu araştırmada fizikçiler düzensiz bir Plazmonik nanokümeler Optik bir sistem oluşturan bu nanokümeler rastgele boyutta yapılmıştır. gümüş (Ag) partikülleri düzensiz olarak düzenlenmiştir, bir katman üzerinde biriktirilirler. Lityum florür (LiF) 'den yapılmış dielektrik malzeme üzerinde, lityum florür aralayıcılar nanopartikülleri bir gümüş ayna tabakasından ayırır. Lityum florür aralığının oluşturduğu şeffaf boşluk, boşlukta hapsolmuş ışığın dağılmasını önleyebilir.
Nano ölçekli gümüş partiküller, diyagonal boyunca kademeli olarak değişen kalınlıktaki şeffaf boşluk tabakası üzerindedir. | Resim referans kaynağı:
Bu şeffaf boşluk içerisinde fotonlar dalga gibi davranır, farklı frekanslarda rezonansa girerler ve dalgaların farklı dalga boylarına göre farklı renkler yayarlar. Araştırmacılar, boşluğun kalınlığını değiştirerek, bu optik sistemin optik yanıtını, görünür ışığın% 90'ından fazlasını emen bir sistemden değiştirebildiler. Geniş bant emilimi , Belirli bir dalga boyu aralığının yansıtıcı hale gelir Sınırlı yansıma .
Deneysel tasarımın optik sistemi tarafından sunulan görüntünün rengi siyahtan başlar ve köşegen boyunca gökkuşağı gibi yayılır. | Resim kaynağı:
Deneyde, boşluğun kalınlığı diyagonal boyunca doğrusal olarak artar. Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi, sol alt köşedeki siyah geçişten sonra, köşegen boyunca gökkuşağına benzer bir renk değişikliği ortaya çıkar ve bu, orijinal olarak düzensiz olan sistemin görünür ışığı 400 nanometre ile 750 nanometre arasında sürekli bir değişimle görünür ışığı yansıtmasına izin verir.
Lake Gus Kupası. | Resim kaynağı: Ancient Origins
Aslında, eski sanatçılar yeteneklerini bize benzer renk kontrolünü göstermek için kullandılar. Klasik bir örnek 4. yüzyıldan Roma Lakegos Kupası , Bu iki renkli camdan yapılmış bir el sanatıdır.Işık önden parladığında yeşil, arkadan parladığında kırmızı görünür.
Qi Baishi'nin araştırmada yeniden ürettiği "Şakayık" resmi, sol orijinal çalışma ve sağ yeniden üretimdir. | Resim kaynağı:
Yeni araştırmadaki modern yöntemler, renkleri daha ince kontrollerle doğru bir şekilde yeniden üretebilir. Araştırmacılar yeniden üretmek için yeni yöntemlerini kullandılar Qi Baishi "Şakayık" boyama. Yukarıdaki resimde gösterildiği gibi, Qi Baishi'nin orijinal resmi solda gösterilmektedir.Resim, kırmızı, pembe, sarı ve yeşil gibi birkaç yaygın rengi ve yazılarda kullanılan siyahı içermektedir. Sağda gösterilen, yeni teknoloji kullanılarak bu resmin renk reprodüksiyonudur. Geleneksel periyodik yapılarla oluşturulması zor olan siyah dahil tüm renkleri başarıyla yeniden ürettikleri görülebilir.
Eski tekniklerle karşılaştırıldığında, yeni teknoloji, araştırmacıların sadece boşluğun kalınlığını ayarlayarak siyah da dahil olmak üzere istenen tüm renkleri çok yüksek doğrulukla yeniden üretmelerine olanak tanıyor.
Makalenin ilgili yazarı Birmingham Üniversitesi Fizik Bölümü'ndendir. Zhang Shuang Profesör (Shuang Zhang), bir röportajda şunları söyledi: Doğanın renkleri üretmek için kullandığı farklı yöntemler çok etkileyici. Bu yöntemleri etkin bir şekilde kullanabilirsek, bir hazine evi açabiliriz. Hayatta gördüğümüzden daha zengin ve daha canlı renkler. "
Bu araştırma, düzensiz nanoyapıların farklı optik sistemlerde yaygın olarak kullanılmasına izin veren nanofotonik ve nanofabrikasyondaki son gelişmelerden yararlandı. Makalenin ortak yazarı Changxu Liu Doktor, fizikte belki rasgeleliğin nanofabrikasyonda kötü olduğunu düşünme eğiliminde olduğumuzu açıkladı. Ancak yeni araştırmalar, bazı özel uygulamalarda rastgele düzensiz yapıların, sıralı yapılardan daha iyi sonuçlar getirebileceğini kanıtlıyor. Bu sadece düzensiz fiziğin daha iyi anlaşılması için büyük önem taşımaz, düzensiz plazma sistemi aynı zamanda çok sayıda pratik uygulama için yeni bir mekanizma sağlar.
Referans kaynağı:
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15349-y
https://phys.org/news/2020-03-scientists-black.html
Kapak resmi kaynağı: wildredhead / Pixabay
