Vad händer när guld och silver bara inte skär det längre? Du vänder dig till metalllegeringar, vilket är vad arméforskare använder för att utveckla nya designermaterial med ett brett utbud av funktioner för våra soldater.

Detta är exakt vad forskare Dr. David Baker och Dr. Joshua McClure från U.S. Army Research Laboratory gör för att lätta på belastningen och öka kraften hos soldater som används på slagfältet.

Deras forskning, genomförd i samarbete med prof. Marina Leite och Dr Chen Gong vid University of Maryland och prof. Alexandre Rocha vid Universidade Estadual Paulista i Brasilien, presenterades nyligen på omslaget till 4 september -numret av Avancerade optiska material .

Forskningspapperet, "Bandstruktursteknik genom legering för fotonik, "fokuserar på kontroll av de optiska och plasmoniska egenskaperna hos guld- och silverlegeringar genom att ändra legeringens kemiska sammansättning.

"Vi demonstrerade och kännetecknade guld/silverlegeringar med inställda optiska egenskaper, känd som ytplasmonpolaritoner, som kan användas i en mängd olika fotoniska applikationer, "Baker sa." Den grundläggande ansträngningen kombinerade experiment och teori för att förklara ursprunget till legeringarnas optiska beteende. Arbetet belyser att den elektroniska strukturen på metallytan kan konstrueras vid förändring av legeringens kemiska sammansättning, banar väg för integration i många olika applikationer där enskilda metaller annars inte har rätt egenskaper. "

Forskningen fokuserade på att kombinera experimentella och teoretiska ansträngningar för att belysa det legerade materialets elektroniska struktur med direkta konsekvenser för det optiska beteendet.

Enligt forskarna, insikten som görs möjliggör för en att ställa in den optiska spridningen och förmågan att skörda lätt för dessa material, som kan överträffa system gjorda av enskilda element som guld.

"Tidningens insikter är användbara för soldater eftersom de kan tillämpas på en mängd olika applikationer, inklusive, men inte begränsat till:fotokatalytiska reaktioner, laseravkänning/detektering och nanoskala, "Sa McClure." När den är rätt inställd, de integrerade legerade materialen kan leda till minskning av vikten på energiupptagningsanordningar, lägre strömkrav för elektronik och ännu kraftfullare optiska sensorer. "

Forskarna tittar för närvarande på andra metalllegeringar och räknar med att deras kombinerade experimentella och beräkningssätt kan utvidgas till andra material, inklusive icke -metalliska system.

"Plasmonikområdet möjliggör eventuellt paradigmskiftande egenskaper med applikationer till krigsmannen; detta inkluderar allt från beräkning, till energiupptagning, till kommunikation, och till och med riktad energi, "Sa Baker." Men forskare inom dessa områden är begränsade till en handfull element i det periodiska systemet; guld och silver är två av de mest studerade. Denna brist på alternativ begränsar tillgängliga egenskaper för teknikutveckling. Genom att känna till de grundläggande optiska och elektroniska egenskaperna hos legeringar, vi kan utveckla nya designermaterial med ett bredare utbud av funktioner. "

För forskarna, att ha sitt arbete valt att vara på omslaget till tidningen är väldigt spännande personligt och professionellt, och visar vad de utvecklar för den framtida soldatens framgång.

De noterade att detta erkännande belyser att det bredare vetenskapliga samfundet erkänner värdet av deras bidrag och forskningsinriktning, och det är klart att deras metoder och legerade material blir allt viktigare och relevantare för en mängd olika fotoniska tillämpningar.