L'or est généralement considéré comme un métal brillant - cependant, sous sa forme poreuse, l'or apparaît en fait terne et noir. Les surfaces de l'or nanoporeux sont rugueuses et le métal perd de son éclat. Michel Bosman de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR et ses collègues ont maintenant démontré expérimentalement que la matité est une conséquence de la façon dont la lumière entrante se couple aux électrons sur la surface de l'or.

Un faisceau de lumière frappant le métal peut faire osciller tous les électrons à la surface à l'unisson. Si la lumière se situe dans une bande étroite appropriée de longueurs d'onde, il est absorbé par la surface et crée des particules hybrides de demi-matière appelées polaritons de plasmon de surface (SPP). Bosman et son équipe ont montré que l'absorption à bande étroite de nombreux SPP sur une surface peut se combiner pour donner les caractéristiques d'absorption élevée à large bande des matériaux nanoporeux. « Nos mesures montrent que ces matériaux ne sont pas du tout noirs lorsqu'on les regarde de près; ils sont en fait très colorés, », explique Bosman. « Ils ne nous apparaissent noirs que parce que nous les regardons de loin, où sur une grande surface toutes les différentes couleurs ont été absorbées.

Ces effets causés par les SPP se produisent au niveau submicronique. Pour cette raison, les méthodes d'imagerie optique conventionnelles n'offrent pas la résolution nécessaire pour visualiser directement les SPP. En réponse, l'équipe a utilisé des techniques d'imagerie basées sur des faisceaux d'électrons. En projetant des électrons en surface et en mesurant l'énergie qu'ils perdent lors de leur interaction avec le matériau, Bosman et son équipe ont pu calculer l'énergie nécessaire pour créer un SPP, et à partir de là, ils pouvaient déduire la longueur d'onde de la lumière qu'elle absorberait.

Les chercheurs ont balayé leur faisceau d'électrons à travers des films d'or et d'argent, ce qui leur a permis de générer une carte en deux dimensions montrant à la fois la longueur d'onde de la lumière absorbée en un point particulier ainsi que la géométrie de la surface locale (voir image). La forme et la taille variables des nanopores ont donné naissance à des SPP qui absorbent la lumière dans une large gamme de longueurs d'onde.

Le concept pourrait conduire à une meilleure efficacité de conversion de puissance dans les dispositifs photovoltaïques. « Ces résultats montrent qu'il est possible de concevoir la couleur d'un film d'or ou d'argent, " dit Bosman. "Ça va, par exemple, être possible d'absorber plus efficacement l'énergie du soleil, en accordant l'absorption lumineuse de l'or ou de l'argent à celle du spectre solaire.