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„Haut“ ändert Farbe Bedarfs-

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Einen Trick von der Natur ausborgend, haben Ingenieure von Uc Berkeley ein unglaublich dünnes, Chamäleon-wie Material verursacht, das gebildet werden kann, um Farbe zu ändern? Bedarfs-? durch eine minuziöse Stärke einfach anwenden

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Dieses bietet neue Material-von-vielfarben faszinierende Möglichkeiten für eine völlig neue Kategorie Darstellungstechnologien, Farbeverschiebung Tarnung und Sensoren an, die anders unverkennbare Defekte in den Gebäuden, in den Brücken und in den Flugzeugen ermitteln können.

„Dieses ist das erste mal jedes hat gebildet ein flexibles Chamäleon-wie Haut, die Farbe einfach ändern kann, indem es sie biegt,“ sagte Connie Chang-Hasnain, ein Mitglied der Berkeley-Mannschaft und des Mitverfassers auf einem Papier, das heute in Optica, das optischen veröffentlicht wird neue high-impact Journal der Gesellschaft (OSA).

Durch kleine Eigenschaften genau ätzen? kleiner als eine Wellenlänge des Lichtes? auf einen Silikonfilm tausendmal, die dünner als ein Menschenhaar sind, waren die Forscher in der Lage, vorzuwählen die Strecke der Farben, die das Material sich reflektieren würde, abhängig von, wie es gebogen und verbogen wurde.

Ein Material, das ein Pferd einer anderen Farbe ist

Die Farben, die wir gewöhnlich in Farben sehen, Gewebe und andere natürliche Substanzen treten, wenn weiß, ausgedehntes Spektrumlicht auf, schlägt ihre Oberflächen. Der einzigartige chemische Aufbau jeder Oberfläche saugt dann verschiedene Bänder oder Wellenlängen des Lichtes auf. Die, die nicht aufgesogen werden, werden zurück reflektiert, wenn den kürzeren Wellenlängen, die Gegenständen eine blaue Farbe und die längeren geben, Wellenlängen in-between aussehen röter und dem gesamten Regenbogen der möglichen Kombinationen. Das Ändern der Farbe einer Oberfläche, wie der Blätter auf den Bäumen im Herbst, erfordert eine Änderung in der chemischen Verfassung.

Vor kurzem haben Ingenieure und Wissenschaftler eine andere Annäherung, eine erforscht, die Entwerferfarben ohne den Gebrauch der chemischen Färbungen und der Pigmente verursachen würde. Eher als, den chemischen Aufbau eines Materials steuernd, ist es möglich, die Oberflächeneigenschaften auf dem kleinsten der Skalen zu steuern, also wirken sie aufeinander ein und reflektieren bestimmte Wellenlängen des Lichtes. Diese Art „der strukturellen Farbe“ ist in der Natur viel weniger allgemein, aber wird durch einige Schmetterlinge und Käfer verwendet, um eine besonders schillernde Anzeige der Farbe zu verursachen.

Steuernlicht mit Strukturen eher als traditionelle Optik ist nicht neu. In der Astronomie z.B. werden die gleichmäßig Raumschlitze, die als Beugungsgitter bekannt sind, routinemäßig benutzt, um Licht und Verbreitung es in seine Teilfarben zu verweisen. Bemühungen, Farbe mit dieser Technik zu steuern jedoch haben unpraktisches geprüft, weil die optischen Verluste einfach zu groß sind.

Die Autoren des Papier Optica wendeten eine ähnliche Grundregel, zwar mit einem radikal anderen Entwurf an, um nach die Farbensteuerung zu erzielen, die sie suchten. Anstatt des Schlitzschnittes in einen Film ätzten sie anstatt Reihen der Kanten auf ein einzelnes, Dünnschicht des Silikons. Eher als, das Licht in einen kompletten Regenbogen verbreitend jedoch diese Kanten? oder Stäbe? reflektieren Sie eine sehr spezifische Wellenlänge des Lichtes. Indem man die Räume zwischen den Stäben „abstimmt“, ist es möglich, die spezifische Farbe vorzuwählen reflektiert zu werden. Anders als die Schlitze in einem Beugungsgitter jedoch waren die Silikonstäbe extrem leistungsfähig und reflektierten bereitwillig die Frequenz des Lichtes, das sie zu abgestimmt wurden.

Flexibilität ist der zu steuern Schlüssel,

Da der Abstand oder der Zeitraum, der Stäbe der Schlüssel zur Kontrolle der Farbe ist, die sie sich reflektieren, verwirklichten die Forscher, dass es möglich sein würde, den Zeitraum subtil zu verschieben? und folglich die Farbe? durch das Biegen oder das Verbiegen des Materials.

„Wenn Sie eine Oberfläche mit den sehr exakten Strukturen haben, gesperrt also können sie auf eine spezifische Wellenlänge des Lichtes einwirken, können Sie seine Eigenschaften ändern und wie sie auf Licht einwirkt, indem sie seine Maße ändern,“ sagte Chang-Hasnain.

Frühere Bemühungen, ein flexibles, Farbenverschiebungsoberfläche zu entwickeln schritten auf einigen Frontseiten unter. Metallische Oberflächen, die einfach zu ätzen sind, waren wirkungslos und reflektierten nur einen Teil des Lichtes, das sie empfingen. Andere Oberflächen waren zu stark und begrenzten ihre Anwendungen, oder zu steif und verhinderten sie an mit genügender Steuerung gebogen werden.

Die Berkeley-Forscher waren in der Lage, beide diese Hürden zu überwinden, indem sie dick ihre kratzenden Stäbe unter Verwendung einer Halbleiterschicht Silikons ungefähr 120 Nanometer bildeten. Seine Flexibilität wurde zugeteilt, indem man die Silikonstäbe in eine flexible Schicht des Silikons einbettete. Während das Silikon verbogen oder gebogen wurde, reagierte der Zeitraum der kratzenden Abstände in der Art.

Das Halbleitermaterial erlaubte auch der Mannschaft, eine Haut tadellos flach herzustellen, die unglaublich dünn war, und einfach, mit den gewünschten Oberflächeneigenschaften herzustellen. Dieses produziert die Materialien, die die exakten und sehr reinen Farben reflektieren und die in hohem Grade sind - leistungsfähig und reflektiert bis 83 Prozent des ankommenden Lichtes.

Ihr Anfangsentwurf, einer Änderung im Zeitraum von bloße 25 Nanometer unterworfen, verursachte leuchtende Farben, die von Grünem zum Gelb, zur Orange und zum Rot verschoben werden konnten? über einer 39-Nanometer-Strecke der Wellenlängen. Zukunftentwürfe, die Forscher glauben, konnten eine breitere Strecke der Farben umfassen und Licht mit sogar größerer Leistungsfähigkeit reflektieren.

Chamäleon-Haut mit mehrfachen Anwendungen

Für diese Demonstration stellten die Forscher eine Einzentimeter Quadratschicht Farbeverschiebung Silikon her. Zukünftige Entwicklungen würden erforderlich sein, ein materielles großes genug für Handelsanwendungen zu verursachen.

„Der folgende Schritt ist, dieses larger-scale zu bilden und es gibt Anlagen bereits, die so tun konnten,“ sagte Chang-Hasnain. „An diesem Punkt, hoffen wir, in der Lage zu sein, Anwendungen in der Unterhaltung, in der Sicherheit und in der Überwachung zu finden.“

Für Verbraucher konnte dieses Chamäleonmaterial in einer neuen Kategorie Darstellungstechnologien benutzt werden und leuchtende Farbendarstellungen im Freienunterhaltungsschauplätzen hinzufügen. Es kann möglich auch sein, eine aktive Tarnung auf dem Äußeren der Träger herzustellen, die Farbe zum besseren Gleichen die umgebende Umwelt ändern würden.

Täglichereanwendungen konnten Sensoren umfassen, die Farbe ändern würden, um anzuzeigen, dass strukturelle Ermüdung kritische Bestandteile auf Brücken, Gebäuden oder den Flügeln der Flugzeuge betonte.

„Dieses ist das erste mal jedermann hat erzielt solch eine ausgedehnte Strecke der Farbe auf einer Einschicht, dünn und flexible Oberfläche,“ geschlossen Ändern-Hasnain. „Ich denke, dass sie ist extrem kühl.“