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“La pelle„ cambia il colore a richiesta

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Prendendo in prestito un trucco dalla natura, gli assistenti tecnici da Uc Berkeley hanno generato incredibilmente un sottile, chameleon-come materiale che può essere fatto per cambiare il colore? a richiesta? semplicemente applicando una forza minuscola

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Questo nuovi materiale-de-molto-colori offre le possibilità intriganti per un codice categoria interamente nuovo delle tecnologie di visualizzazione, del camuffamento di colore-spostamento e dei sensori che possono rilevare i difetti al contrario impercettibili in costruzioni, ponticelli e velivoli.

“Questo è la prima volta qualcuno ha fatto un flessibile chameleon-come pelle che può cambiare semplicemente il colore flettendolo,„ ha detto Connie Chang-Hasnain, un membro della squadra e del co-author del Berkeley su una carta pubblicata oggi in Optica, il nuovo giornale high-impact della società ottica (OSA).

Precisamente incidendo le caratteristiche molto piccole? più piccola di una lunghezza d'onda di luce? su una pellicola del silicone mille volte più sottili dei capelli umani, i ricercatori potevano selezionare la gamma dei colori che il materiale avrebbe riflesso, secondo come è stato flesso e piegato stato.

Un materiale che è un cavallo di un colore differente

I colori che vediamo tipicamente in vernici, tessuti ed altre sostanze naturali accadono una volta bianche, vasta luce di spettro colpisce le loro superfici. La composizione chimica unica di ogni superficie allora assorbe le varie fasce, o le lunghezze d'onda di luce. Quelli che non sono assorbiti sono riflessi indietro, con le più brevi lunghezze d'onda che danno ad oggetti una tonalità blu e le lunghezze d'onda più lunghe che sembrano nel fratempo più rosse e l'intero arcobaleno delle combinazioni possibili. Il cambiamento del colore di una superficie, quali i fogli sugli alberi in autunno, richiede un cambiamento nel trucco chimico.

Recentemente, gli assistenti tecnici e gli scienziati stanno esplorando un altro metodo, uno che genererebbe i colori del progettista senza l'uso delle tinture e dei pigmenti chimici. Piuttosto che controllando la composizione chimica di un materiale, è possibile controllare le caratteristiche di superficie sul più molto piccolo delle scale in modo da interagiscono e riflettono le lunghezze d'onda particolari di luce. Questo tipo “di colore strutturale„ è molto meno comune in natura, ma è usato da alcuni farfalle e scarabei per generare un'esposizione particolarmente iridescent di colore.

La luce di controllo con le strutture piuttosto che l'ottica tradizionale non è nuova. Nell'astronomia, per esempio, le fessure uniformemente spaziate conosciute come i reticoli di diffrazione sono usate ordinariamente per dirigere la luce e la diffusione esso nei relativi colori componenti. Gli sforzi per controllare il colore con questa tecnica, tuttavia, hanno dimostrato poco pratico perché le perdite ottiche sono semplicemente troppo grandi.

Gli autori del Optica di carta hanno applicato un simile principio, comunque con un disegno radicalmente differente, per realizzare il controllo che di colore stavano cercando. Al posto del taglio delle fessure in una pellicola preferibilmente hanno inciso le file delle creste su un singolo, strato sottile di silicone. Piuttosto che spargendo la luce in un arcobaleno completo, tuttavia, queste creste? o barre? rifletta una lunghezza d'onda molto specifica di luce. “Sintonizzando„ gli spazi fra le barre, è possibile selezionare il colore specifico per essere riflesso. Diverso delle fessure in un reticolo di diffrazione, tuttavia, le barre del silicone erano estremamente efficienti e prontamente hanno riflesso la frequenza di luce che sono state sintonizzate a.

La flessibilità è la chiave da controllare

Poiché il gioco, o il periodo, delle barre è la chiave a controllare il colore riflettono, i ricercatori hanno realizzato che sarebbe stato possibile spostare sottile il periodo? e quindi il colore? flettendo o piegando il materiale.

“Se avete una superficie con le strutture molto precise, spaziate in modo da possono interagire con una lunghezza d'onda specifica di luce, potete cambiare le relative proprietà e come interagisce con luce cambiando le relative dimensioni,„ ha detto Chang-Hasnain.

Gli sforzi più iniziali per sviluppare un flessibile, superficie di spostamento di colore hanno stato a corto su un certo numero di parti anteriori. Le superfici metalliche, che sono facili da incidere, erano inefficienti, riflettendo soltanto una parte della luce che hanno ricevuto. Altre superfici erano troppo spesse, limitando le loro applicazioni, o troppo rigido, impedicente lei la flessione con il controllo sufficiente.

I ricercatori del Berkeley potevano sormontare entrambe queste transenne formando le loro barre stridenti usando uno strato a semiconduttore di silicone circa 120 nanometri a strati. La relativa flessibilità si è comunicata incastonando le barre del silicone in uno strato flessibile del silicone. Mentre il silicone è stato piegato o flesso stato, il periodo dei giochi stridenti ha risposto in natura.

Il materiale a semiconduttore inoltre ha permesso che la squadra generasse perfettamente pianamente una pelle che era incredibilmente sottile, e facile fabbricare con le proprietà di superficie volute. Ciò produce i materiali che riflettono i colori precisi e molto puri e che sono altamente - efficienti, riflettendo fino a 83 per cento della luce ricevuta.

Il loro disegno iniziale, sottoposto ad un cambiamento nel periodo di i 25 nanometri puri, ha generato i colori brillanti che potrebbero essere spostati da verde al colore giallo, all'arancio ed al colore rosso? attraverso una gamma da 39 nanometri delle lunghezze d'onda. I disegni di futuro, i ricercatori credono, potrebbero coprire una vasta gamma dei colori e riflettere la luce con ancora maggior efficienza.

Pelle del Chameleon con le applicazioni multiple

Per questa dimostrazione, i ricercatori hanno generato uno strato del quadrato di un-centimetro del silicone di colore-spostamento. Gli sviluppi futuri sarebbero necessari generare abbastanza un grande materiale per le applicazioni commerciali.

“Il punto seguente è di rendere questo su più vasta scala e ci sono facilità già che potrebbero agire in tal modo,„ hanno detto Chang-Hasnain. “A quel punto, speriamo di potere trovare le applicazioni nell'intrattenimento, nella sicurezza e nel controllo.„

Per i consumatori, questo materiale del chameleon ha potuto essere utilizzato in un nuovo codice categoria delle tecnologie di visualizzazione, aggiungente le presentazioni brillanti di colore alle sedi della riunione esterne di intrattenimento. Anche può essere possibile generare un camuffamento attivo sull'esterno dei veicoli che cambierebbero il colore al migliore fiammifero l'ambiente circostante.

Le applicazioni più giornaliere potrebbero includere i sensori che avrebbero cambiato il colore per indicare che l'affaticamento strutturale stava sollecitando le componenti critiche sui ponticelli, sulle costruzioni o sulle ali degli aeroplani.

“Questo è la prima volta chiunque ha realizzato così vasta gamma di colore su uno un-strato, sottilmente e la superficie flessibile,„ conclusivo Cambia-Hasnain. “Penso che sia estremamente fredda.„