پژوهشگران دانشگاه هاروارد آمریکا نوع جدیدی از پوشش‌های نوری را ساخته‌اند که با تغییر ضخامت در حد چند نانومتر، رنگ آن را تغییر می‌دهد

این لایه (فیلم) ضخامتی در حدود 20 نانومتر داشته و جهت بهبود رنگ سطوح فلزات استفاده می‌شود- پدیده‌ای که نه تنها در ساخت جواهرات زیبا استفاده می‌شود بلکه در وسایل با فن‌آوری پیشرفته همچون آشکارسازهای نوری بسیار نازک، نمایشگرها، مد‌ولاتورها و سلول‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پوشش‌های نوری دی‌الکتریک معمولی که مؤلفه اصلی اغلب قطعات نوری هستند نوعاً از لایه‌هایی از مواد شفاف ساخته شده‌اند که  هر لایه آن حداقل به اندازه ربع طول موج نور ضخامت دارد. پوشش‌های نوری بسیار نازکی که توسط تیم فدریکو کاپاسو ساخته شده است دارای ضخامت‌هایی در حد نانو‌‌متر بوده و تقریباً کدر و از جنس ماده دی‌الکتریک جاذب شدید نور مانند نیمه هادی‌ها هستند. این پژوهشگران نشان دادند که با اضافه نمودن لایه ای از ژرمانیوم با ضخامت 7 نانومتر به سطحی از طلا، رنگ آن از طلایی به صورتی تبدیل خواهد‌ شد. با افزایش 4 نانومتر دیگر به این لایه رنگ آن‌را بنفش و با افزودن 4 نانومتر دیگر به ضخامت آن، به رنگ آبی تیره تبدیل خواهد گشت. (4 نانومتر از ضخامت 15 اتم کمتر می‌باشد.)

‌

سه هنر‌مند نانویی کار خود را به نمایش می‌گذارند 

این اثر شبیه آن چیزی است که به هنگام وجود لایه‌ای از روغن در سطح جاده در یک روز مرطوب مشاهده می‌شود. این رنگ‌ها با تداخل امواج نور عبوری از روغن به داخل آب و برگشت آن به وجود می‌آیند. برخی از طول موج‌های تابشی و انعکاسی با یکدیگر تداخل سازنده داشته و تقویت می‌شوند حال آنکه بقیه امواج تداخل غیر سازنده داشته و جذب می‌شوند.

ماده یکسان با رنگ‌های مختلف  

جابجایی دراماتیک رنگ‌ها

کاپاسو می‌گوید که در این حالت لایه روغن با پوشش جاذب نور ژرمانیوم جایگزین شده و با اختلافی در حد چند اتم در طول پوشش کافی است تا برای ما تغییر رنگ‌های جالبی را ایجاد نماید. با تغییر ضخامت لایه، شرایط تداخل را تغییر داده و لذا می‌توانیم کنترل کنیم که در لایه نازک چه طول موجی منعکس و یا جذب گردد و حاصل آن تغییر رنگ پوشش می‌باشد. پژوهشگران قبلاً سعی نمودند که سطوح نقره را با ژرمانیوم پوشش دهند که در ضخامت معینی رنگ طلایی مشاهده شود.

کشف جنبه‌های هنری

یکی از اعضای گروه، میخائیل کتز، می‌گوید: زمانی که قصد داشتیم به جنبه هنری این کار ادامه دهیم مانند تولید رنگ‌های درخشان، رنگین کمان و ... ، بیشتر از کاربردهای تکنیکی آن به هیجان آمدیم. در بسیاری از وسایل از نیمه هادی‌های جاذب نور استفاده می‌شود مانند آشکارسازها، نمایشگرها، مدولاتورها و سلول‌های خورشیدی. اگر ما بتوانیم هر کدام از این‌ها را نازک‌تر و بهتر بسازیم، خبرهای خوبی را در آینده پیش‌ رو خواهیم داشت.

این تیم اختراع خود را برای پوشش‌دهی به ثبت رسانده و به دنبال تجاری سازی این فن‌آوری جدید می‌باشند.

منبع:

http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/oct/18/nanolayers-make-a-coating-of-many-colours

مرجع:

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3443.html