Найдена оптимальная форма золотых наночастиц для управления цветом лазера
Ученые из Дальневосточного федерального университета и Университета ИТМО усовершенствовали ранее полученные наночастицы из золота так, чтобы они оптимально управляли длиной волны света. Работа поможет в создании дешевых и высокоточных газоанализаторов.
Выйти из полноэкранного режима
Развернуть на весь экран
Фото: A.B. Cherepakhin, D.V. Pavlov, I.I. Shishkin1, P.M. Voroshilov, S. Juodkazis, S.V.
Makarov, A.A. Kuc
Несколько лет назад ученые из Дальневосточного федерального университета разработали простой и дешевый способ создания полусферических наночастиц металла. Эти частицы получили название нанобампы.
«Когда кто-то хочет создать себе массив наноструктур, он обычно пользуется методом электронной литографии, рассказывает научный сотрудник Инженерной школы ДВФУ Александр Кучмижак. Это очень дорогой многоступенчатый процесс. Поэтому несколько лет назад мы предложили метод по созданию таких структур при помощи прямого воздействия на материал импульсного лазерного излучения.
Мы используем тонкую пленку золота на стеклянной подложке и воздействуем на нее сфокусированными фемтосекундными лазерными импульсами. Из-за огромной интенсивности лазерного импульса и экстремальной скорости нагрева материала небольшой участок пленки размером всего несколько сотен нанометров превращается в жидкость и под действием гидродинамических и акустических процессов локально отрывается от подложки. Контролируя интенсивность лазерного воздействия, мы управляем тем, сколько металл будет находиться в таком жидком состоянии и в какой форме застынет. Так получаются нанобампы, полусферические выступы на поверхности гладкой золотой пленки, причем их можно делать с экстремальной высокой скоростью 10 млн штук в секунду».
На получившихся нанобампах можно генерировать вторую гармонику, тем самым изменять длину волны падающего на них света. Фотоны, соприкасаясь с поверхностью, объединяются для формирования новых фотонов с удвоенной энергией и вполовину меньшей длиной волны. Таким образом, если наночастицы облучают инфракрасным лазером, они отражают уже зеленый луч.
Это свойство может иметь множество применений в оптике. Однако получить такие наночастицы и их массивы полдела. После этого ученым предстоит найти их оптимальный размер, форму и положение относительно друг друга, чтобы процесс изменения длины волны проходил бы оптимальным образом, давая преимущества перед другими аналогичными технологиями.
Эту работу выполнили ученые физико-технического факультета Университета ИТМО и Дальневосточного федерального университета. Они построили математические модели в поисках оптимальной формы и размера нанобампов для управления длиной волны отраженного света. Затем, теоретически определив оптимальный вариант, они провели несколько экспериментов, чтобы проверить выводы.
Споры вокруг цвета платья, фото которого разместили в сети, не утихают уже неделю
«Мы создали бампы различных размеров ширины, высоты, рассказывает Артем Черепахин, выпускник Университета ИТМО, инженер ДВФУ. Мы сгруппировали их в разные массивы, располагая их на разных расстояниях друг от друга. В итоге мы определили оптимальную форму единичного бампа, позволяющую получить выход второй гармоники в 14 раз выше, чем просто при падении света на гладкую пленку золота. Впоследствии мы нашли оптимальное положение бампов на поверхности, получив выход второй гармоники в 110 раз больше, чем от гладкой золотой пленки».
Поверхность, которая так эффективно может взаимодействовать с падающим на нее светом, может быть крайне полезна для различных сенсоров и анализаторов, определяющих химический состав исследуемых веществ.
«Так как поверхность с этими наноструктурами очень чувствительна к любым изменениям в окружающей среде, очень заманчиво применять их в системах, в которых мы можем фиксировать изменение выхода гармоники в зависимости от того, какие молекулы находятся над этой поверхностью, объясняет соавтор исследования, руководитель лаборатории гибридной нанофотоники и оптоэлектроники Университета ИТМО Сергей Макаров. То есть взаимодействие со светом меняется в зависимости от состава вещества, находящегося на этой поверхности. Это можно использовать в газоанализаторах, сенсорах, определяющих концентрацию растворов».
Также ученые полагают, что такие поверхности можно использовать для записи информации, тем более что подобные нанобампы можно делать не только из золота, но и теоретически из других металлов.
«С помощью этих нанобампов можно создавать зашифрованные сообщения на поверхности металлических пленок, которые можно увидеть только в определенных условиях при определенной подсветке», заключает Артем Черепахин.
Laser-printed hollow nanostructures for nonlinear plasmonics; A.B. Cherepakhin, D.V. Pavlov, I.I. Shishkin1, P.M. Voroshilov, S. Juodkazis, S.V.
Makarov, A.A. Kuchmizhak; журнал Applied Physics Letters, август 2020
Источник: www.kommersant.ru
Желтое золото изменит цвет?
Желтое золото — очень традиционный цвет как для обручальных, так и для помолвочных колец, и потрясающий желтый цвет не изменится со временем. Цвет не меняется, потому что при добыче золота оно естественно желтого цвета .
Желтое золото теряет цвет?
Золото очень устойчиво к потускнению, ржавчине и коррозии, но его нельзя подвергать воздействию хлора или абразивных чистящих средств. При регулярном воздействии этих химических веществ золото потеряет свой естественный блестящий желтый цвет .
Можно ли поменять желтое золото на белое?
Покрытие родием (или погружение) выполняется поверх желтого или белого золота, чтобы сделать ваши украшения ярко-белыми. Покрытие родием также иногда наносится поверх серебра, чтобы предотвратить потускнение. Стоимость покрытия родием для большинства колец из белого золота составляет 72 доллара, а более крупные изделия указаны по цитате .
Тускнеет ли 14-каратное желтое золото?
Тускнеет ли 14-каратное золото? … Потускнение вызывается коррозией поверхности, в результате чего металл приобретает темный оттенок. 14-каратное золото содержит 10 из 24 частей других металлов, среди которых обычно никель, медь, серебро и цинк. Эти металлы снижают ценность золота, в результате чего украшения из 14-каратного золота со временем тускнеют .
Золото когда-нибудь меняет цвет?
Что происходит с цветом золота? Золото доступно в трех цветах: желтом, белом и розовом. Со временем цвет золотых украшений может измениться из-за износа и химических реакций с элементами окружающей среды, с которыми они соприкасаются. Самое большое изменение произойдет с кольцом из белого золота .
Источник: ru.boatexistence.com
Научный форум dxdy
Здравствуйте, помогите понять, почему наночастицы золота, меняют свой цвет, в зависимости от своего размера ?
и почему наночастицы когда находятся в соединённом состоянии (несколько частиц объединятся в одну группу), то принимают синий цвет, а когда находятся в not-agregated состоянии, то имеют красный цвет ?
Re: Наночастицы золота имеют различный цвет
27.03.2014, 18:13
А как «устроен» разноцвет крыльев бабочки?
Re: Наночастицы золота имеют различный цвет
27.03.2014, 18:29
Последний раз редактировалось Alexeybk5 27.03.2014, 19:07, всего редактировалось 4 раз(а).
, и наш глаз распознаёт это волну как красный цвет. Остальные же волны света поглощаются материей.
В книге написано, что чем меньше размер наночастицы золота, тем больше расстояние запретной зоны и увеличивается расстояние между энергетическими уровнями. Поэтому когда фотон поглощается наночастицей, и затем ею излучается, то частота, с которой фотон был «поглощён» частицей, отличается от той, с которой он излучается.
Поэтому наночастицы различного размера имеют различные цвета.
то есть я сейчас сам ответил на свой вопрос ? Хотя всё равно немного запутанно.
и почему agregated наночастицы, имеют синий цвет (волна с большей частотой/энергией), тогда как наночастицы not-agregated обладают красным цветом ?
Вы не могли бы пожалуйста пояснить также Surface Plasmo Resonance эффект ?
«колеблющееся электронное поле волны, назодится в резонансе с движением электрона».
Источник: dxdy.ru