De små mönstren formas på guldytan med en process som kallas jonstrålefräsning (det fokuserade jonstrålesystemet används för att skapa nanoskala intaglio-metamaterialmönster på metallytan.
Rött guld, grönt guld – ett banbrytande initiativ har hittat ett sätt att ändra färgen på världens mest ikoniska ädelmetall.
Ett team från University of Southampton har upptäckt att genom att prägla små upphöjda eller indragna mönster på metallens yta kan de ändra hur det absorberar och reflekterar ljus – vilket säkerställer att våra ögon inte alls ser det som "gyllene" till färgen.
Upptäckten är resultatet av ett stort initiativ finansierat av Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) inriktat på utvecklingen av en ny generation av nanoteknik-aktiverade material.
Lika användbar på andra metaller som silver och aluminium, detta genombrott öppnar möjligheten att färga metaller utan att behöva belägga eller behandla dem kemiskt. Detta kan ge värdefull ekonomisk, miljöfördelar och andra fördelar.
Tekniken kunde utnyttjas inom ett brett spektrum av industrier för allt från tillverkning av smycken till att göra sedlar och dokument svårare att förfalska.
"Det här är första gången den synliga färgen på metall har ändrats på detta sätt, "säger professor Nikolay Zheludev, Biträdande direktör för Southamptons Optoelectronics Research Centre, som ledde projektet.
"Färgerna på de föremål vi ser runt omkring oss bestäms av hur ljus interagerar med dessa föremål. Till exempel, ett föremål som reflekterar rött ljus men absorberar andra våglängder kommer att se rött ut för det mänskliga ögat.
"Detta är den grundläggande principen vi har utnyttjat i det här projektet. Genom att prägla metaller med mönster som bara är cirka 100 nanometer över, vi har upptäckt att vi kan styra vilka våglängder av ljus metallen absorberar och vilken den reflekterar." *
Mönstrens exakta form och höjd eller djup avgör exakt hur ljuset beter sig när det träffar metallen och därför vilken färg som skapas. Tekniken kan användas för att producera ett brett spektrum av färger på en given metall.
En silverring, till exempel, kan dekoreras med ett antal olika mönster, få en del av den att se röd ut, en annan del grön och så vidare; metalldetaljer med sofistikerade optiska egenskaper som skulle vara nästan omöjliga att imitera skulle kunna införlivas i dokument som säkerhetsdetaljer.
Nanomönstret utförs på forskningsnivå med hjälp av väletablerade tekniker som jonstrålefräsning, som kan tänkas vara sandblästring på atomskala.
Dock, konceptet kan skalas för industriell produktion med hjälp av processer som nano-imprint, varvid stora ytor stämplas ut från en mastermall på ett sätt som är jämförbart med CD/DVD-produktion.
"Vi har lämnat in en patentansökan för att täcka vårt arbete, " Professor Zheludev säger, "och vi pratar för närvarande med ett antal organisationer om att ta vårt genombrott mot kommersialisering."
