EPFL-ingenjörer har utvecklat en lågtemperaturglödgningsmetod som bibehåller strukturen av guld och silver när de två metallerna kombineras i en legering. Deras upptäckt kommer att visa sig användbar vid tillverkning av kontaktlinser, holografiska optiska element och andra optiska komponenter, eftersom de nya legeringarna återspeglar hela spektralområdet.

Guld, silver, koppar och aluminium används i stor utsträckning vid tillverkning av optiska komponenter på grund av deras reflekterande egenskaper. Guld, till exempel, reflekterar rött ljus, medan silver reflekterar blått ljus. Dessa metaller är också intressanta för forskare, som studerar dem på nanoskala, eftersom nanostrukturer har en helt annan optisk respons än bulkmaterial. I denna skala interagerar ljus annorlunda än det skulle med samma metall i en större mängd, till exempel i en guldtacka. Ingenjörer vid Nanophotonics and Metrology Laboratory (NAM), en del av EPFL:s School of Engineering (STI), ställde sig en utmaning:att utveckla ett material som återspeglar varje färg i spektrat.

Kombinerar de optiska effekterna av båda metallerna

"Vi insåg att vi genom att skapa en legering av guld och silver kunde kombinera de optiska effekterna av båda metallerna i ett enda material", säger professor Olivier Martin, som leder laboratoriet. Konventionella guld- och silverlegeringar tillverkas vid höga temperaturer på 800–1 000°C. Men denna process förändrar formen på nanostrukturerna. "Nuvarande glödgningsmetoder bibehåller inte strukturen hos de två metallerna", förklarar Martin. För att komma runt detta problem började ingenjörerna utveckla en lågtemperaturglödgningsmetod som skulle fungera för alla legeringsblandningar.

300 grader Celsius

I labbet demonstrerade Martins team först möjligheten att använda en lågtemperaturglödgningsmetod för att tillverka en guld- och silverlegering. Ingenjörerna värmde båda metallerna till 300°C i åtta timmar och sedan till 450°C i ytterligare 30 minuter, vilket framgångsrikt producerade en legerad guld-silver tunn film. "Vi använder nanoskala lager i vår process", säger Jeonghyeon Kim, en Ph.D. student och medlem i teamet. "De är otroligt tunna." Ingenjörerna upptäckte att deras metod upprätthåller strukturerna hos de två metallerna - och att det nya materialet speglar hela spektralområdet, beroende på dess sammansättning. "Lågtemperaturglödgning ger vällegerade material men ändrar inte formen på partiklarna. Det är som om vi har kombinerat de optiska egenskaperna hos guld och silver. Vår legering reflekterar nya färger."

Forskargruppen experimenterade också med olika legeringsförhållanden. "De optiska effekterna förändras när vi lägger till mer guld eller silver till blandningen", säger Martin. Deras metod, som skulle kunna användas för att tillverka nya optiska instrument, har också mer vardagliga tillämpningar. "Vårt material kunde hitta sin väg till t.ex. klockor och urtavlor", tillägger Martin. + Utforska vidare

Kemister visar att jonernas stegvisa frisättning från guld-silver nanopartiklar kan vara användbar egenskap