Přeměníme jakoukoliv látku na zlato?

• | Tisk |

Podrobnosti

Vytvořeno 19. únor 2008

Napsal Tereza Knířová

Za použití stolního laseru se výzkumníkům zabývajících se optikou podařilo změnit barvu hliníku na zlatou, modrou, šedou a bezpočet dalších barevných variant. Jejich nový postup funguje na všechny testované kovy, včetně platiny, titania, wolframu, stříbra a zlata.

Chunlei Guo, autor projektu, před rokem využil intenzivní laserové světlo k tomu, aby změnil vlastnosti různých kovů tak, aby se zabarvily do dehtové černi. Nyní ve své práci použil naprosto stejný proces a uveřejnil ho v časopise Applied Physics Letters. V současnosti věří, že je možné jeho technologií proměnit jakýkoli kov na kteroukoli barvu, včetně duhové a proměnlivé barvy motýlích křídel.



„Proces mění vnitřní prostředí samotného kovu a tím pádem se nejedná pouze o nátěr. Barva se tedy nemůže sedřít ani vyblednout,“ říká Guo, který působí jako profesor optiky na Institutu optiky na University of Orchester. Podotýká, že využití této technologie je naprosto neomezené. Továrna na jízdní kola bude moci díky jednomu laseru vyrábět kola všech možných barev, bude možné pomocí této technologie vyleptat rodinnou fotografii na dveře ledničky a to v plné barvě nebo žádat o ruku snoubenku se zlatým prstenem, který bude v barvě jejích modrých očí.



„Od té doby, co jsme objevili černý kov, jsme byli odhodlaní získat plnou kontrolu nad tím, jakou barvu bude kov odrážet. Celé je to založená na jednoduchém principu. Kov odráží jednu barvu, kterou vidíme a ostatní jednoduše pohlcuje. V současnosti se nám podařilo přimět kovy, aby odrážely téměř jakoukoli barvu, která se nám zachce,“ vysvětluje Guo. „Když se nám poprvé v procesu podařilo získat zlatou barvu, nemohli jsme uvěřit vlastním očím. Pracovali jsme v laboratoři až do půlnoci a snažili jsme se přijít na to, jaké všechny barvy můžeme získat.“

Guo a jeho asistent Anatoliy Vorobeyv používají neuvěřitelně krátkého ale velmi intenzivního laserového záblesku, který změní povrch kovu a vytvoří struktury v nano a mikro měřítku, které odrážejí pouze určitou barvu. Člověk poté vidí pouze jednu určenou barvu nebo jejich kombinaci.

Tento výzkum zaměřený na obarvování kovů následoval po Guově dech beroucím objevu „černého kovu“ v roce 2006. Jeho výzkumný tým dokázal na povrchu kovu vytvořit nanostruktury, které pohlcovaly úplně celé spektrum světla. Dokázali něco tak běžného jako hliník proměnit v jeden z nejtmavších materiálů, jaké byly kdy vyrobeny.

Guův materiál s vysokými absorpčními vlastnostmi je ideální pro všechny použití, kde je pohlcování světla žádoucí. Potencionální využití začíná například u výroby lepších kolektorů na solární energii. Ultrakrátké a ultraintenzivní světlo, které Guo vyrábí pomocí speciálního femtosekundového laseru, který produkuje pulsy trvající pouze několik kvadriliontin sekundy. Femtosekunda se do jedné sekundy vejde tolikrát, kolikrát se sekunda vejde do 32 milionů let. Během tohoto kratičkého výboje Guův laser spotřebuje tolik energie, kolik jí je v rozvodné elektrické síti. Veškerá tato energie je zaměřena na bod o velikosti špendlíkové hlavičky.



Intenzivní výšleh vytvaruje povrch kovu do nejrůznějších nanostruktur jako jsou dolíky, kuličky nebo vlákenka. Tyto maličké tvary odpovídají tomu, z jakého směru světlo na povrch dopadá. Když jsou struktury menší než vlnová délka světla způsob, jakým odrážejí světlo závisí hlavně na jejich specifické velikosti a tvaru, vysvětluje Guo. V závislosti na intenzitě laseru, délce pulsu a jejich počtu může Guo kontrolovat uspořádání nanostruktur a tím také, jakou bude kov odrážet barvu.

Guo a Vorobyev také dosáhli duhového zabarvené tím, že vytvořili barevné čárky v mikro měřítku pokryté různými nanostrukturami. Tyto čárky vyrobené jako pravidelné řady odrážejí každá jinou vlnovou délku světla a interferují jiným způsobem v různých směrech. Výsledkem pak je kousek kovu, který vypadá jako fialový z jednoho směru, šedý z jiného nebo mnoha barevný najednou.

Změnit barvu kovu o velikosti amerického deseticentu v současnosti trvá 30 a více minut, ale vědci pracují na vylepšení této techniky. V rozporu se zapojením tak obrovské intenzity do procesu, může být femtosekundový laser poháněn jednoduchou zásuvkou ve zdi. To znamená, že až bude tento proces zdokonalen, bude jeho realizace jinde poměrně snadná.



Tato nová technologie zatím funguje na každý kov, který Guo testoval. Výsledky jeho pokusů jsou tak přesvědčivé, že profesor věří, že bude tento proces uplatnitelný na všechny dosud známé kovy. Jeho tým v současnosti pracuje na tom, aby zjistil, jak vytvořit zbývající barvy duhy, včetně červené a zelené.

Zdroj: Rochester.edu