211service.com
Micro-gravures laten metalen glinsteren in elke kleur
Als het om metaal gaat, kun je elke kleur hebben, zolang het maar zilver is. Dat komt omdat de zee van elektronen in de meeste metalen licht absorbeert en uitstraalt over het gehele optische bereik. In plaats van zilver zijn metalen eigenlijk kleurloos.
Er zijn natuurlijk uitzonderingen. Goud absorbeert blauw licht en dit zorgt voor de karakteristieke gele kleur. En koper absorbeert blauw en groen licht waardoor het er roodachtig oranje uitziet.
Andere kleuren zijn moeilijk te verkrijgen zonder het metaal te coaten of een diffractierooster op het oppervlak te snijden om een karakteristiek interferentiepatroon te produceren, zoals die van een compact disc.
Maar nu is er een andere manier dankzij interessant werk van Jianfa Zhang van de Universiteit van Southampton en een paar vrienden. Hun idee is om een ander soort herhalend patroon op het oppervlak van een metaal te kerven.
Deze patronen zijn kleiner dan de golflengte van zichtbaar licht. In plaats van het licht te laten interfereren, werken ze door de eigenschappen van de zee van elektronen in het metaal te veranderen, met name de resonantiefrequentie. Dit verandert de frequentie van het licht dat het absorbeert en weerkaatst.
Dit is dezelfde techniek die onderzoekers al geruime tijd gebruiken om onzichtbaarheidsmantels te maken. Het idee is dat onderzoekers door zorgvuldig herhalende patronen van subgolflengtestructuren te bouwen, de manier kunnen aanpassen waarop een metamateriaal licht kan sturen.
Maar in plaats van 3D-structuren te creëren die het licht sturen terwijl het door het materiaal gaat, kerven Zhang en co de relevante structuren op het oppervlak om te bepalen hoe licht wordt geabsorbeerd en gereflecteerd.
De structuren die het lukken zijn kleine ringen die in het oppervlak zijn uitgehouwen. Het team berekent dat ze goud of aluminium bijna elke kleur kunnen laten lijken door simpelweg de grootte en diepte van deze ringen te variëren. Ze hebben de techniek zelfs op een dun laagje goud gedemonstreerd (zie foto hierboven).
Wat interessant is aan de techniek is dat het ingenieurs een manier geeft om de kleur, ja zelfs de hele spectrale respons, van het metaal te controleren zonder de andere eigenschappen, zoals de geleidbaarheid, hardheid en glans, te veranderen. Dat is moeilijk te doen met coatings.
Jiang en co noemen een aantal toepassingen. Een voor de hand liggende is om hoogwaardige goederen een extra esthetische aantrekkingskracht te geven. Ofwel hi-tech sieraden maken. Een ander idee, gezien de moeilijkheid om het effect te reproduceren, is als een anti-vervalsingsmechanisme op bankbiljetten en creditcards.
Er zijn vast nog talloze andere toepassingen. Suggesties in de commentarensectie alstublieft.
Referentie: arxiv.org/abs/1011.1977 : Controle van de kleur van metalen: diepdruk en bas-reliëf metamaterialen