Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Aur albastru!

Autor: Adrian Buzatu

Suntem obisnuiti ca fiecare metal sa aiba o culoare specifica, dar una singura. De aceea, unele culori si nuante au nume de metale, precum auriu, argintiu, aramiu sau plumburiu. Dar Chunglei Guo a schimbat toate acestea! Folosind doar un laser, el poate da unui anumit metal culori diferite. De exemplu, poate face aluminiul negru sau aurul albastru! El poate realiza metale care au culori diferite in functie de directia din care sunt privite, ar aplicatiile inedite nu intarzie sa apara.

De exemplu, o fabrica ar putea produce cadre de bicicleta formate din acelasi aliaj, dar care cu ajutorul unui singur laser, ar dobandi culori diferite. Tot astfel, s-ar putea inscriptiona fotografii color pe o suprafata formata dintr-un singur metal, precum o fotografie de vacanta pe usa de la frigider, sau o fotografie de cuplu pe un medalion pentru persoana iubita. Iar daca are ochii azurii, ce ati zice de un inel din aur albastru, pentru a se asorta? Imaginatia umana va gasi cu siguranta inca multe alte aplicatii.

Lumina de la Soare sau de la un bec cu incandescenta este numita �alba � si contine in ea lumina din toate culorile curcubeului (spectrul rogvaiv, adica rosu-orange-galben-verde-albastru-indigo-violet). Fiecarei culoare ii corespunde o anumita lungime de unda si o anumita frecventa. O parte din lumina ce cade pe un obiect este reflectata si o parte este absorbita, iar proportia variaza de la culoare la culoare. O suprafata apare alba atunci cand aceasta reflecta lumina de toate culorile. Ea apare neagra atunci cand toate culorile sunt absorbite. Cand apare albastra, toate culorile sunt absorbite, mai putin cea albastra, care este reflectat catre ochii observatorului. Cauza pentru care culori diferite sunt absorbite intr-o masura mai mare sau mai mica de catre suprafata unui obiect, determinand astfel culoarea acesteia, sta in proprietatile si aranjamentul atomilor constituenti.

La sfarsitul anului 2006, Chunglei Guo, profesor asociat la Universitatea din Rochester din SUA, avand specializarea in domeniul opticii, a reusit sa creeze pentru prima data aluminiu negru! Tehnica sa consta in trimiterea de pulsuri foarte scurte si foarte intense de laser spre suprafata metalului. Prin urmare, pe aceasta apar structuri de cateva zeci de atomi (nano-structuri) care absorb lumina de toate culorile, reflectand doar foarte putina lumina inapoi. Astfel, in loc de argintiu, aluminiul pare negru!

Exista insa nano-structuri de anumite forme, care reflecta anumite culori, astfel ca metalul poate avea o alta culoare. Pentru a genera aceste structuri de forma precisa, se foloseste acelasi laser foarte intens. Pulsul laserului are o durata de ordinul unei femtosecunde (o milionime de miliardime de secunda), timp in care lumina parcurge o distanta pe care ar putea fi insiruiti aproximativ o mie de atomi. Regland intensitatea laserului, durata si numarul pulsurilor, in suprafata se �sculpteaza � nano-structuri de forma dorita, care reflecta lumina de culoarea dorita, iar metalul apare ca avand acea culoare!

Mai mult, folosind aceeasi metoda, se poate face un metal sa apara in culori diferite cand este privit din unghiuri diferite, proprietate cunoscuta ca iridescenta. Pentru aceasta, el creeaza siruri drepte de nano-structuri de aproximativ zece mii de atomi. Astfel, lumina de o anumita culoare reflectata de un anumit strat de atomi si lumina de aceeasi culoare reflectata de un alt strat de atomi se intaresc reciproc in anumite directii si se anuleaza reciproc in altele (interferenta luminii). Culori diferite vor da un maxim pentru unghiuri diferite. Prin urmare, in functie de unghiul sub care este privit, metalul apare sub diferite culori.

Pentru a colora un medalion de metal, este nevoie de aproximativ o ora. Laserul nu consuma multa energie, putand fi alimentat de o sursa conventionala de energie. De remarcat ca durata atat de mica a unui puls de laser face ca puterea consumata de laser (raportul intre energie consumata pe durata unui puls si durata unui puls) sa fie de ordinul puterii consumate de reteaua electrica din intreaga America de Nord.

Pana acum, Chungle Guo a reusit sa ofere aluminiului mai multe culori, precum auriu, albastru ori gri. A reusit acelasi lucru si pentru alte metale, precum platina, titaniu, tungsten, argint si aur si este increzator ca toate metalele ar putea fi manipulate astfel. Este optimist, de asemenea, ca va putea oferi metalelor si alte culori, precum rosu si verde, pe care nu le poate obtine momentan.

Cine stie, poate ca in cativa ani, de Dragobete, veti putea oferi persoanei iubite un medalion de metal inscriptionat cu o fotografie color! Insa dincolo de aplicatiile comerciale, reusita aceasta evidentiaza cat de avansata este tehnica manipularii metalelor cu ajutorul laserului.

Articol scris de Adrian Buzatu pentru proiectul stiinta.info dupa sursa PhysOrg. Adrian Buzatu este doctorand in fizica particulelor elementare la Universitatea McGill din Montreal, Canada si absolvent al Colegiului National "Fratii Buzesti" din Craiova.

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger