Nanocoating voor meerdere kleuren

Optische coatings
Een overgrote meerderheid van wetenschappelijke en industriële optica heeft een dunne laag coating om spookbeelden, achterreflecties, veiligheidsrisico's of het vernietigen van dure apparatuur te voorkomen. Maar door een dunne-filmcoating te hebben, kunnen kritische eigenschappen worden geïntroduceerd in de optica die ze gebruikt. Conventionele diëlektrische optische coatings, die een belangrijk onderdeel vormen van bijna elk optisch apparaat, zijn meestal gemaakt van lagen transparant materiaal waarbij elke laag een dikte van ten minste een kwart golflengte van het licht heeft.
Nanocoating
Onderzoekers van Harvard University hebben een optische coating gemaakt die van kleur kan veranderen wanneer de dikte met minder dan 20 nm wordt gevarieerd. Door de dikte te veranderen, kon de kleur van metalen oppervlakken worden aangepast aan de gewenste kleur.
De nieuwe ultradunne optische coatings zijn nanometer dikke en bijna ondoorzichtige, sterk lichtabsorberende diëlektrische materialen, zoals halfgeleiders. Door een 7 nm laag germanium aan het oppervlak van een goudmonster toe te voegen, kan de kleur worden veranderd van goud naar roze. Verdere toevoeging van nog een 4 nm-laag maakt het violet en nog eens 4 nm maakt de coating nog steeds donkerblauw.
Fenomeen
De kleuren lijken zo door interferentie van lichtgolven wanneer ze door de lichtabsorberende germaniumcoating eronder gaan en vervolgens weer naar boven reflecteren. Sommige golflengten van invallend en gereflecteerd licht interfereren constructief met elkaar en worden "versterkt", terwijl andere destructief interfereren en worden geabsorbeerd. Volgens onderzoekers is een verschil van slechts enkele atomen dikte over de coating voldoende om de dramatische kleurverschuivingen te produceren. Door de dikte van de films te veranderen, worden de interferentiecondities gewijzigd en kunnen ze dus bepalen welke golflengten uiteindelijk worden gereflecteerd en welke uiteindelijk worden geabsorbeerd in de dunne laag om de kleur van de coating te veranderen. De onderzoekers hebben ook al geprobeerd de germaniumcoating op een zilveren oppervlak aan te brengen, dat dan bij bepaalde diktes goud lijkt, evenals een reeks pastelkleuren. Het coatingproces is vrij eenvoudig met standaard lithografie en fysieke dampafzettingstechnieken.
Toepassingen
De technologie heeft potentiële toepassingen, bijvoorbeeld voor het produceren van schitterende kleuren. Het kleurveranderende fenomeen kan worden gebruikt voor het maken van kleurrijke sieraden. Ook andere technologisch geavanceerde apparaten, apparaattoepassingen die lichtabsorberende halfgeleiderlagen gebruiken, waaronder ultradunne lichtdetectoren en filters, displays, modulatoren en zelfs zonnecellen, kunnen van deze techniek gebruikmaken.