Электрический ток превратил опал в хамелеона

Ученые из Канады и Великобритании разработали материал, способный принимать любые цвета видимого спектра. Коротко о своей работе, опубликованной в журнале Angewandte Chemie International Edition, авторы рассказали журналу New Scientist.
Новый материал можно назвать разновидностью искусственного опала. Этот полудрагоценный камень относится к классу минералоидов (минералов, не имеющих упорядоченной кристаллической решетки). Отличительное свойство опала - опалесценция - определяется его структурой. Уложенные в геометрическом порядке гранулы кремнезема диаметром около 200 нанометров образуют трехмерную дифракционную решетку. Свет, рассеиваясь на гранулах, дает чистые цвета. При создании искусственных опалов используют гранулы аморфного кварца с диаметром 200 - 600 нанометров.

Структура нового материала напоминает структуру опала, однако в отличие от природного аналога, он способен расширяться и сжиматься. Именно за счет этого материал-хамелеон изменяет свой цвет. Изменение размеров обеспечивается за счет использования полимера и пропускания электрического ока.

Для создания необычного материала кварцевые гранулы диаметром 270 нанометров помещают на плоский электрод. Для того чтобы зафиксировать положение гранул, сверху к ним добавляют полимерное вещество. Затем гранулы растворяют кислотой, и в полимере остаются регулярно расположенные воздушные карманы, которые заполняются раствором электролита (вещества, проводящего электрический ток).

Полученный материал выглядит переливающимся синим, однако при пропускании тока он становится красным, а затем приобретает по очереди все цвета видимого спектра. Секрет такого эффекта кроется в полимере. Ток "выбивает" из него электроны, которые, в свою очередь, отрицательно "заряжают" входящие в состав полимера атомы железа. На освободившиеся места в полимер устремляются отрицательно заряженные ионы из раствора электролита. При этом материал распухает, а воздушные карманы сжимаются. Изменение структуры материала обеспечивает другой рисунок рассеяния света и, соответственно, другой цвет материала. Чем больше подаваемое на электроды напряжение, тем сильнее распухает материал.

Пока изобретение находится на стадии разработки, но ученые считают, что в перспективе он может стать основой для создания полноцветной электронной бумаги.