Los investigadores han desarrollado una forma de cambiar dinámicamente la superficie del metal líquido entre estados reflectantes y de dispersión. Esta tecnología podría usarse algún día para crear espejos o dispositivos de iluminación controlable eléctricamente.

Los metales líquidos combinan lo eléctrico, propiedades térmicas y ópticas de los metales con la fluidez de un líquido. El nuevo enfoque utiliza una reacción química impulsada eléctricamente para crear superficies reflectantes intercambiables en un metal líquido. Sin recubrimientos ópticos ni pasos de pulido, que normalmente se requieren para fabricar componentes ópticos reflectantes, son necesarios para hacer que el metal líquido sea altamente reflectante.

En la revista Optical Society (OSA) Materiales ópticos Express , Los investigadores dirigidos por Yuji Oki de la Universidad de Kyushu en Japón muestran que el cambio entre estados reflectantes y de dispersión se puede lograr con solo 1.4 V, aproximadamente el mismo voltaje que se usa para encender un LED típico. Los investigadores colaboraron con el equipo de investigación de Michael D. Dickey en la Universidad Estatal de Carolina del Norte para desarrollar el nuevo método, que se puede implementar a temperatura y presiones ambientales.

"En el futuro inmediato, esta tecnología podría usarse para crear herramientas de entretenimiento y expresión artística que nunca antes habían estado disponibles, "dijo Oki." Con más desarrollo, Podría ser posible expandir esta tecnología en algo que funcione de manera muy similar a la impresión 3D para producir ópticas controladas electrónicamente hechas de metales líquidos. Esto podría permitir que la óptica utilizada en los dispositivos de prueba de salud basados ​​en la luz se fabrique de manera fácil y económica en áreas del mundo que carecen de instalaciones de laboratorio médico ".

Creando una superficie óptica

En el nuevo trabajo los investigadores crearon un depósito utilizando un canal de flujo integrado. Luego utilizaron un "método de empujar y tirar" para formar superficies ópticas bombeando metal líquido a base de galio dentro o succionándolo del depósito. Este proceso formó convexo, plano, o superficies cóncavas; cada uno con diferentes propiedades ópticas.

Luego, aplicando electricidad, los investigadores iniciaron una reacción química que oxida reversiblemente el metal líquido. La oxidación cambia el volumen del líquido de una manera que crea muchos pequeños rasguños en la superficie que hacen que la luz se disperse. Cuando la electricidad se aplica en la dirección opuesta, el metal líquido vuelve a su estado original. La tensión superficial del metal líquido hace que desaparezcan los arañazos, Restaurar la superficie a un estado de espejo reflectante limpio.

Los investigadores descubrieron la nueva técnica por casualidad mientras experimentaban con un metal líquido para ver si podía usarse para hacer moldes para usar con un elastómero de silicona. "Nuestra intención era utilizar la oxidación para cambiar la tensión superficial y reforzar la superficie del metal líquido, "dijo Oki." Sin embargo, Encontramos eso, bajo ciertas condiciones, la superficie se convertiría espontáneamente en una superficie de dispersión. En lugar de considerar esto un fracaso, optimizamos las condiciones y verificamos el fenómeno ".

Caracterizando el fenómeno

Los investigadores caracterizaron electroquímica y ópticamente las diferentes superficies que se crearon aplicando electricidad. Descubrieron que cambiar el voltaje en la superficie de -800 mV a +800 mV disminuiría la intensidad de la luz a medida que la superficie cambiaba de reflectante a dispersa. Las mediciones electroquímicas revelaron que un cambio de voltaje de 1,4 V era suficiente para crear reacciones redox con buena reproducibilidad.

"También descubrimos que, en determinadas condiciones, la superficie se puede oxidar ligeramente y aún así mantener una superficie reflectante suave, "dijo Oki." Al controlar esto, podría ser posible crear superficies ópticas aún más diversas utilizando este enfoque que podría conducir a aplicaciones en dispositivos avanzados como chips bioquímicos o usarse para hacer elementos ópticos impresos en 3-D ".