En peer-reviewed artikel baserad på studien publicerades nyligen på tidskriftens omslag ACS Fotonik .
Tidigare arbete med att justera mängden lätta material som absorberar har begränsats av de inneboende egenskaperna hos rena metaller.
"Tänk på att solljus fångar silver på ditt armbandsur och projicerar de där små dansande prickarna på väggen bredvid ditt skrivbord. Våglängderna av ljus som behövs för att producera den effekten är alltid inom samma intervall. Detta kallas en förutbestämd optisk respons, och det har begränsad forskarnas förmåga att ändra hur mycket ljus som absorberas i en enhet gjord av rena metaller som guld, silver, och koppar, " förklarade Marina Leite, biträdande professor i materialvetenskap och teknik vid UMD och motsvarande författare till uppsatsen.
För att övervinna denna begränsning, Leite och Chen Gong, en doktorand vid UMD och medförfattare till uppsatsen, undersökte hur legeringsprocesserna för dessa ädelmetaller påverkar deras optiska respons för att identifiera kombinationer som förstärker eller hämmar absorptionen av ljus.
"Detta arbete är ett perfekt exempel på kraften i materialvetenskap och ingenjörskonst:vi upptäckte ett sätt att kontrollera och ändra metallers optiska egenskaper genom att blanda dem. Dessa legeringar får en unik funktionalitet som inte går att uppnå med deras rena motsvarigheter - vilket gör dem till en bättre, kraftfullare verktyg för inställbar optisk respons än guld, silver, eller enbart koppar, sa Leite.
Marina Leite framför ett optiskt scanningsmikroskop, används för att mäta hur metalllegerade nanostrukturer interagerar med ljus. Kredit:Earl Zubkoff
"Våra resultat är relevanta för mina kollegor som arbetar med fotoniska enheter – komponenter för att skapa, manipulera, eller detektering av ljus – eftersom dessa enheter är starkt beroende av inställbarheten av det optiska svaret hos deras byggstenar, ", tillade Leite.
Jeremy Munday, biträdande professor i el- och datateknik vid UMD, håller med. "Mina kollegor och jag har arbetat för att öka effektiviteten hos solceller, specifikt genom att utforska användningen av energiskördande enheter helt i metall. Möjligheten att godtyckligt ställa in deras optoelektroniska egenskaper skulle ha en betydande inverkan på deras prestanda, " han sa.
Detta arbete har också bredare ekonomiska konsekvenser på grund av möjligheten att ersätta högkostnadsmetaller med lågkostnads- och jordnära metaller. Även om guld omedelbart känns igen som en dyrbar och dyr metall, koppar och aluminium är mycket mer lättillgängliga. Leite och hennes kollegor undersöker nu hur de kan införliva legeringar med dessa metaller i högpresterande optiska enheter.
