Лазерный мир

3000-летняя металлургическая технология нагрева металла для создания ярких цветов создает наноструктурированную поверхность, которая может выступать в качестве идеального поглотителя света, обнаружили исследователи из Университета Case Western Reserve. Команда применила свои выводы для создания тонкой никелевой пленки, которая отлично поглощает красный свет.

«Мы показали, что идеальное поглощение света может быть реализовано с помощью простой тонкой пленки с правильной комбинацией оксидной и металлической подложки», — сказал профессор Джузеппе Странджи. «Эта комбинация естественным образом встречается у некоторых металлов, такими как никель и титан, которые мы использовали в этом исследовании».

Термически окрашенная субволновой толщины метаповерхность создает массив цветов, которые не меняются в зависимости от угла обзора.

Оксидный слой толщиной в несколько нанометров был выращен на краю металла при высоких температурах. Это создало оптическую метаповерхность, которая отлично поглощает свет с определенной длиной волны. 

Чтобы продемонстрировать свою технику, исследователи нанесли 150 нм никеля или титана на кремний, а затем нагрели пленки в течение 20-40 минут при 400 ° C, чтобы сформировать оксидный слой.

Анализ абсорбционных свойств образцов показал, что, когда никелевые пленки прокаливались в течение 40 минут, они поглощали примерно 99,94% красного света. Кроме того, исследователи продемонстрировали, что поглощение света можно настраивать на видимую и ближнюю ИК-области, изменяя продолжительность нагревания, вызывая изменения толщины оксидного слоя.

Идеальное поглощение света происходит в метаповерхности оксида никеля (NiO), поскольку световые лучи, появляющиеся от оксидного слоя и от металлической подложки, собираются вместе таким образом, что они взаимно компенсируют друг друга. Предоставлено Джузеппе Странджи, Университет Case Western Reserve.

Исследователи говорят, что в подвергшемуся нагреву металле происходит идеальное поглощение света, потому что световые лучи, выходящие из оксидного слоя и металлической подложки, собираются вместе таким образом, что они взаимно компенсируют друг друга — явление, известное как полная разрушительная интерференция. Любой оставшийся свет поглощается внутри металлической подложки.

«Этот метод создания идеального поглощения очень практичен благодаря своей простоте и воспроизводимости», — сказал Странджи. «Оксидный слой делает поверхность устойчивой к царапинам и защищает ее от дальнейшего окисления».

Исследователи планируют провести дополнительные эксперименты, чтобы определить, могут ли рисунки с высоким разрешением быть сформированы растущими слоями оксида металла. Они также работают над разработкой газовых датчиков с использованием идеальных поглотителей света.

Исследование было опубликовано в Optical Materials Express, издании OSA, Оптическое общество (http://dx.doi.org/10.1364/OME.9.001386).

Источник: https://www.photonics.com/Article.aspx?AID=64399

Ранее по теме:

• Laser Color Marking of Metal Surfaces 
• Стартап ColorIT – металл в цвете