Durch Einstellen des Abstands zwischen Nanopartikeln werden unterschiedliche Farben erzeugt
Pablo Cencillo-Abad, Daniel Fran
Eine von einem Schmetterlingsflügel inspirierte Nanotechnologie-Farbe ist so leicht, dass ihre Verwendung auf einer Boeing 747 die Masse des Flugzeugs um eine halbe Tonne verringern könnte.
Die Farbe einer Farbe kommt normalerweise von Pigmenten, die Moleküle sind, die bestimmte Wellenlängen des Lichts absorbieren und den Rest reflektieren. Einige dieser Pigmente können die Umwelt belasten, schwer zu entfernen sein und mit der Zeit verblassen, insbesondere bei extremer Hitze oder unter längerer Sonneneinstrahlung.
Jetzt, Debashis Chanda an der University of Central Florida und seine Kollegen haben eine pigmentfreie Farbe entwickelt, die stattdessen Flocken aus Aluminium-Nanopartikeln verwendet, die bestimmte Lichtwellenlängen einfangen und in Resonanz bringen, so wie bestimmte Schallwellenlängen ein Weinglas in Resonanz bringen können. Die eingefangenen Wellenlängen ähneln der Absorption in Pigmenten und verleihen dem Nanomaterial eine charakteristische Farbe.
Dieses Phänomen ist strukturelle Resonanz, die auch einem Schmetterlingsflügel Farbe verleiht. „Die Farbe basiert nicht auf einem Molekül, das Licht absorbiert, sondern ist einfach die strukturelle Anordnung farbloser Materialien“, sagt Chanda.
Um die Farbe herzustellen, verwendeten Chanda und sein Team einen Elektronenstrahl, um Aluminium-Nanopartikel auf einem Spiegel aus demselben Material abzuscheiden. Der Abstand zwischen diesen Partikeln, der durch die Geschwindigkeit der Partikelablagerung bestimmt wird, bestimmt die Wellenlängen des Lichts, die sie „absorbieren“, wobei die verbleibenden Wellenlängen die Farbe der Farbe sind. Das bedeutet, dass Chanda und sein Team die Farbe der Farbe leicht auswählen können.
Das Team flockierte diese Nanopartikelblätter dann und mischte die Flocken mit Leinöl, um Farbe herzustellen. Eine Lackschicht muss nur 150 Nanometer dick sein, was sie unglaublich leicht macht. Eine damit beschichtete Boeing 747 würde nur 1,3 Kilogramm Farbe statt 500 Kilogramm für normale Farbe benötigen, sagt Chanda.
Die Farbe ist auch stark reflektierend und könnte daher verwendet werden, um Autos oder Häuser kühl zu halten, und das Fehlen von Pigmenten bedeutet, dass sie nicht verblasst.
Die optischen Effekte dieser Nanostrukturen seien seit Jahrzehnten im Labor demonstriert worden, sagt er John Pendry am Imperial College London, aber das Malen mit ihnen ist neu. „Die Errungenschaft dieser Jungs besteht darin, diese bekannten Effekte zu nehmen und sie in einem ziemlich standardmäßigen industriellen Prozess zu realisieren“, sagt er.
Themen:
