Nanocząstki złota w produkcji nowoczesnych wyświetlaczy

Dzięki zastosowaniu nowoczesnej metody polegającej na tworzeniu „pomostów”, swoistych dimerów pomiędzy nanocząstkami metali, producenci elektroniki mogą zacząć budować kolorowe wyświetlacze wykorzystujące zjawisko rozpraszania światła. Zjawisko to wykorzystywane było już w  średniowieczu – rzemieślnicy tworzyli czerwone szkło rubinowe (głównie do produkcji witraży), zawierające cząstki koloidalnego złota. „Czy nie byłoby to interesujące, gdybyśmy mogli tworzyć witraże, które zmieniałyby kolor po wciśnięciu włącznika?” – pyta Christy Landes, główny autor badania.

Odwracalna zmiana barwy materiałów w wyniku tworzenia się dimerów nanocząstek

Rys. 1 Mikroskopowy obraz dimerów nanocząstek złota połączonych filmem srebra, prawa autorskie: C. Byers/Rice University

Badania prowadzone przez profesora Landes oraz innych ekspertów w tej dziedzinie polegają na wykorzystywaniu standardowych technik tworzenia kolorowych wyświetlaczy z par nanocząstek, które posiadają zdolność do rozpraszania światła o różnych kolorach. Przez wieki rozpraszające właściwości drobnych cząstek złota były wykorzystywane do produkcji szkła w kolorze rubinowym. Materiały o podobnych właściwościach znajdują coraz większe zastosowanie w produkcji nowoczesnych urządzeń elektronicznych. Wykorzystują one mniejsze, działające znacznie szybciej oraz energooszczędne składniki.

Metoda opracowana przez profesora Landes opiera się na wykorzystaniu cząstek metali, które pochłaniają energię świetlną, a następnie przekształcają ją w plazmony – kwanty oscylacji plazmy, przemieszczające się w kierunku danych cząstek. Każdy plazmon rozprasza i pochłania charakterystyczną długość światła, a nawet niewielkie zmiany częstotliwości powodują wyraźne różnice, które można łatwo zaobserwować. Im większa jest zmiana częstotliwości, tym większa jest różnica pomiędzy obserwowanymi barwami.

W celach zademonstrowania metody, Landes umieścił pary złota na powierzchni szkła pokrytego tlenkiem indu i cyny (tego samego materiału, który jest wykorzystywany w ekranach dotykowych). Umieszczenie tak przygotowanej powierzchni w roztworze elektrolitu oraz wykorzystanie elektrody srebrowej umożliwiło zamknięcie obwodu. Nanocząstki złota w początkowym etapie pokrywały się cienkim filmem chlorku srebra. Poprzez przyłożenie potencjału ujemnego, naukowcy spowodowali utworzenie „pomostu przewodzącego”, co pozwalało na obserwację zmiany barwy. Zmiana przyłożonego napięcia pozwalała na wycofanie utworzonego „pomostu”.

Ogromną zaletą tak tworzonych chemicznych pomostów jest fakt, że można je tworzyć lub eliminować poprzez przyłożenie lub odwrócenie napięcia. Jak do tej pory jest to jedyna zademonstrowana metoda, która pozwala na gwałtowną zmianę barwy dla urządzeń zbudowanych z lekkich, aktywnych nanocząstek. Nanocząstki złota są szczególnie atrakcyjne w przypadku tworzenia kolorowych wyświetlaczy. W zależności od kształtów nanocząstek można otrzymywać różne, specyficzne barwy, ponadto są one niezwykle stabilne. Pomimo tego, iż złoto jest surowcem kosztownym, nanocząstki złota są interesującym materiałem, gdyż już ich niewielka ilość pozwala na otrzymywanie bardzo wyraźnego koloru.

  1. sciencedaily.com/releases/2015/12/151204145921.htm
  2. Chad P. Byers, Hui Zhang, Dayne F. Swearer, Mustafa Yorulmaz, Benjamin S. Hoener, Da Huang, Anneli Hoggard, Wei-Shun Chang, Paul Mulvaney, Emilie Ringe, Naomi J. Halas, Peter Nordlander, Stephan Link, Christy F. Landes. From tunable core-shell nanoparticles to plasmonic drawbridges: Active control of nanoparticle optical properties. Science Advances, 2015: e1500988 DOI: 10.1126/sciadv.1500988

Opracowała: Anika Szady

Korekta: Maciej Bielak-Wolanin

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*