Opretholdelse af strukturen af ​​guld og sølv i legeringer

EPFL-ingeniører har udviklet en lavtemperatur-udglødningsmetode, der bevarer strukturen af ​​guld og sølv, når de to metaller kombineres i en legering. Deres opdagelse vil vise sig nyttig i fremstillingen af ​​kontaktlinser, holografiske optiske elementer og andre optiske komponenter, da de nye legeringer afspejler hele spektralområdet.

Guld, sølv, kobber og aluminium er meget udbredt til fremstilling af optiske komponenter på grund af deres reflekterende egenskaber. Guld reflekterer for eksempel rødt lys, mens sølv reflekterer blåt lys. Disse metaller er også af interesse for forskere, som studerer dem på nanoskala, da nanostrukturer har en helt anden optisk respons end bulkmaterialer. På denne skala interagerer lys anderledes, end det ville med det samme metal i en større mængde, såsom i en guldbarre. Ingeniører ved Nanophotonics and Metrology Laboratory (NAM), en del af EPFL's School of Engineering (STI), stillede sig selv en udfordring:at udvikle et materiale, der afspejler hver farve i spektret.

Kombinering af de optiske effekter af begge metaller

"Vi indså, at vi ved at skabe en legering af guld og sølv kunne kombinere de optiske effekter af begge metaller i et enkelt materiale," siger professor Olivier Martin, der leder laboratoriet. Konventionelle guld- og sølvlegeringer fremstilles ved de høje temperaturer på 800-1.000°C. Men denne proces ændrer formen af ​​nanostrukturerne. "Nuværende udglødningsmetoder opretholder ikke strukturen af ​​de to metaller," forklarer Martin. For at omgå dette problem gik ingeniørerne i gang med at udvikle en lavtemperaturudglødningsmetode, der ville fungere for enhver legeringsblanding.

300 grader Celsius

I laboratoriet demonstrerede Martins team først gennemførligheden af ​​at bruge en lavtemperaturudglødningsmetode til at fremstille en guld- og sølvlegering. Ingeniørerne opvarmede begge metaller til 300°C i otte timer og derefter til 450°C i yderligere 30 minutter, hvilket med succes producerede en legeret guld-sølv tynd film. "Vi bruger lag i nanoskala i vores proces," siger Jeonghyeon Kim, en Ph.D. elev og medlem af teamet. "De er utrolig tynde." Ingeniørerne opdagede, at deres metode fastholder strukturerne af de to metaller - og at det nye materiale afspejler det fulde spektralområde, afhængigt af dets sammensætning. "Lavtemperaturudglødning producerer vellegerede materialer, men ændrer ikke partiklernes form. Det er, som om vi har kombineret de optiske egenskaber af guld og sølv. Vores legering afspejler nye farver."

Forskerholdet eksperimenterede også med forskellige legeringsforhold. "De optiske effekter ændrer sig, efterhånden som vi tilføjer mere guld eller sølv til blandingen," siger Martin. Deres metode, som kunne bruges til at fremstille nye optiske instrumenter, har også mere hverdagslige anvendelser. "Vores materiale kunne f.eks. finde vej til ur- og urskiver," tilføjer Martin. + Udforsk yderligere

Kemikere viser ioners trinvise frigivelse fra guld-sølv nanopartikler kunne være nyttig egenskab