Bald konnten wir Displays und Windows diese Änderungsfarbe mit dem leichten Schlag eines Schalters

Mittelalterliche Handwerker verwendet unwissentlich Nanotechnologie, wenn sie geschmolzenen Glases erstelle ich reich gefärbte Glasfenster Goldchlorid beigemischt. Bald konnten wir Vollfarb Displays oder Buntglas-Fenstern, die Farbe im Handumdrehen ein elektrischer Schalter, dank die gleichen Arten von Lichtstreuung Nanopartikeln zu ändern.

Wir sind einen Schritt näher an diese wunderbare Dinge mit einer neuen Methode zum Verbinden von Metall-Nanopartikeln über teensy "Zugbrücken" von dünnen Schichten aus Silber, entwickelt von Forschern an der Rice University. Auf diese Weise können sie Paare von Nanopartikeln führt, die verschiedene Farben des Lichts zusammen, um einfache Farbdisplays Form streuen. Die Wissenschaftler beschrieb ihre Arbeit in einem neuen Papier in der Wissenschaft Fortschritte.

Nanopartikel sind, weil sie die Grenze zwischen der makroskopischen und Quantum reiche straddle wo klassische Physik und Quantenmechanik Sway, bzw. halten. Es ist ihre Größe ist entscheidend: ein Nanometer entspricht einem 25-millionste Zoll und Nanopartikel variieren in der Größe von wenigen Nanometern bis einige hundert Nanometer. Das verleiht ihnen ungewöhnliche Eigenschaften in die gleichen Elemente auf der Makroebene nicht gefunden.

Dazu gehören optische Eigenschaften, insbesondere wie Metall-Nanopartikeln in bestimmten streuen Licht. Wissenschaftler haben analysiert mittelalterlichen Glasfenster und Gold gefunden und Silber-Nanopartikel sind der Schlüssel zu den tiefen Rot- und Gelbtöne darin gefunden.

Die gold-Nanopartikel absorbieren blaue und gelbe Licht; Rotlicht, mit seiner Wellenlänge von ihnen reflektiert und durchläuft das Glas. Etwas ähnliches geschieht mit Silber-Nanopartikeln; nur helles gelbes Licht streut ab und geht durch das Glas. Gold machen Kugeln einen wenig größer, und Sie können grün oder Orange. Die Silber-Nanopartikel kleiner machen, und Sie erhalten blau.

Sie haben interessante chemisch reaktive Eigenschaften zu. 2008 fanden zum Beispiel Wissenschaftler an der Queensland University of Technology, dass einige Glasfenster die Luft zu reinigen, wenn die Sonne durch sie schien tatsächlich geholfen. Die geheime Zutat war gold-Nanopartikel. Sonnenlicht aktiviert die Nanopartikel, sodass sie flüchtige organische Substanzen (VOC) zerstören könnte — die Quelle für das neue Auto riechen für Instanz, aber giftig, wenn in größeren Mengen eingeatmet.

Die Eigenschaften der mittelalterlichen Glasmalereien sind so einzigartig, walisischer Wissenschaftler kürzlich ihre eigenen Versionen des Materials verwendet, um eine spezielle 3D Panorama-Kamera für die European Space Agency-2019-Mars-Rover-Mission zu bauen. In diesem Fall die nützliche Eigenschaft war die Art und Weise das Glas verblassen widersteht – auch nach Hunderten von Jahren der Exposition gegenüber UV-Strahlung der Sonne. Durch UV-Strahlung zu blockieren, wird die Nanopartikel in die Glasmalerei-Chips die wahren Farben des roten Planeten erfassen.

Aber es ist schwierig zu induzieren metallischen Nanopartikeln wechseln Farben, eine kritische Fähigkeit, wenn Sie ein Farb-Display mit ihnen bauen wollen erwiesen. Bisherigen Arbeit hat einige leichten Verschiebungen im Farbton geschafft, durch die Verknüpfung von Nanopartikeln mit Nanodraht Brücken. Die Reis-Wissenschaftler verbessert auf diese Techniken zu Farbverschiebungen, die über eine Art chemische Brücke stärker zu machen.

Zuerst, fixiert das Reis-Team Paare von gold-Nanopartikeln auf eine Glasoberfläche mit leitfähigem Indium-Zinn-Oxid oder ITO (es ist in den Smartphone-Bildschirm, zum Beispiel) beschichtet. Sie verwendet die ITO auf die Oberfläche der Goldpartikel mit einem silbernen galvanische beschichten. Dann tauchen sie sie in Salzwasser Elektrolyten mit einer Silberelektrode, einen Kreis bilden. Zap die Nanopartikel mit einer negativen Spannung und bildet sich eine leitfähige Silber "Zugbrücke". Die Spannung umzukehren, und die Brücke zurückzieht.

"Die große Sache über diese chemische Brücken ist, dass wir erstellen und sie einfach durch die Anwendung oder Rückwärtsfahren eine Spannung beseitigen" Gruppenleiter Christy Landes in einer Pressemitteilung sagte. "Dies ist die erste Methode noch gezeigt, um dramatische, reversible Farbänderungen für Geräte gebaut aus Licht-aktivierte Nano-Partikeln zu produzieren."

Referenz:

Byers, C.P Et Al. (2015) "von einstellbaren Kern-Schale-Nanopartikel, plasmonische Zugbrücken: aktive Kontrolle der optischen Eigenschaften der Nanopartikel," Wissenschaft Fortschritte 1(11): e1500988.

[Via Nanowerk News]

Bilder: (oben) Buntglas-Fenster im 11. Jahrhundert St. Walburga Kirche, Oudenaarde, Belgien. Bildnachweis: Skyfish / Shutterstock.com. (Mitte) Elektronenmikroskopische Aufnahme von zwei versilbert gold-Nanopartikel verbunden durch eine "Zugbrücke": eine Schicht aus Silber. (unten) Verschiedene Farben des Lichts ohne Zugbrücken und mit ihnen. Bildnachweis: C. Byers/Rice University.