激光用于改变颜色或金属

使用桌面激光,罗彻斯特大学光学科学家已经把纯铝变成了黄金。

和蓝色。和灰色。还有许多其他颜色。它适用于所有测试金属,包括铂、钛、钨、银和金。

一年前,研究人员郭春雷利用强激光改变多种金属的属性,使它们变成漆黑一片。如今,他在《应用物理快报》(Applied Physics Letters)上发表了一篇论文,进一步推进了同样的过程。他现在相信,可以改变任何金属的属性,使其变成任何颜色,甚至是像蝴蝶翅膀那样的多色彩虹色。

罗彻斯特大学光学研究所的光学副教授郭说,因为这个过程改变了金属本身固有的表面性质,而不仅仅是一层涂层,所以颜色不会褪色或脱落。他认为这种可能性是无限的——一个循环工厂使用单一的激光来生产不同颜色的自行车;在冰箱门上蚀刻一张全彩的家庭照片;或者用与fiancée的蓝眼睛相配的金订婚戒指求婚。

“自从发现黑色金属后,我们就决心完全控制金属只反射某种颜色,而吸收其他颜色,现在我们终于可以让金属反射几乎任何我们想要的颜色,”郭说。“当我们第一次发现产生金色的过程时,我们简直不敢相信。我们在实验室一直工作到午夜,试图弄清楚我们还能制作什么颜色。”

郭和他的助手Anatoliy Vorobeyv使用了一种非常短暂但非常强烈的激光脉冲来改变金属的表面,形成纳米级和微尺度的结构,选择性地反射某种颜色,从而产生一种特定颜色或颜色组合的外观。

金属着色研究是在2006年底郭的突破性“黑色金属”发现之后进行的,当时他的研究小组能够在金属表面创造出几乎能吸收所有光的纳米结构,使像普通铝这样简单的东西成为有史以来最黑暗的材料之一。欧洲杯足球竞彩

郭的黑色金属,具有非常高的吸收性能,是任何需要捕获光的应用的理想选择。他说,潜在的应用范围从制造更好的太阳能收集器到更先进的隐形技术。郭广昌使用的超短/超强光是由飞秒激光产生的,它产生的脉冲持续时间只有千万亿分之一秒。飞秒之于一秒,相当于一秒之于3200万年。在短暂的爆炸中,郭的激光释放的能量相当于整个北美电网的能量,全部集中在一个针尖大小的点上。

强烈的冲击波迫使金属表面形成纳米结构——凹坑、小球和束,这些结构根据激光脉冲塑造结构的方式以不同的方式响应入射光。郭说,由于这些结构比光的波长小,它们反射光的方式高度依赖于它们的特定大小和形状。通过改变激光强度、脉冲长度和脉冲数量,Guo可以控制纳米结构的配置,从而控制金属反射的颜色。

Guo和Vorobyev还通过创造覆盖着纳米结构的微尺度线实现了彩虹色。这些线排成规则的行,导致不同波长的反射光在不同方向上产生不同的干涉。结果是一块金属可以从一个方向呈现纯紫色,从另一个方向呈现灰色,或者同时呈现多种颜色。

目前,改变一角硬币大小的金属区域需要30分钟或更长时间,但研究人员正在改进这项技术。幸运的是,尽管涉及的强度令人难以置信,飞秒激光可以由一个简单的壁式出口供电,这意味着,当过程完善时,实施起来应该相对简单。

新工艺对郭尝试过的每一种金属都有效,结果非常一致,他相信它对所有已知的金属都有效。他的团队目前正在寻找合适的调音方法,为这种纯色金属(包括红色和绿色)创造彩虹的其余部分。

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