En ajustant finement la distance entre les nanoparticules dans une seule couche, des chercheurs ont fabriqué un filtre qui peut changer entre un miroir et une fenêtre.
Le développement pourrait aider les scientifiques à créer des matériaux spéciaux dont les propriétés optiques peuvent être modifiées en temps réel. Ces matériaux pourraient ensuite être utilisés pour des applications allant des filtres optiques réglables aux capteurs chimiques miniatures.
La création d'un matériau « accordable » - qui peut être contrôlé avec précision - a été un défi en raison des minuscules échelles impliquées. Afin d'ajuster les propriétés optiques d'une seule couche de nanoparticules - qui ne mesurent que quelques dizaines de nanomètres chacune - l'espace entre elles doit être défini de manière précise et uniforme.
Pour former la couche, l'équipe de chercheurs de l'Imperial College de Londres a créé des conditions pour que les nanoparticules d'or se localisent à l'interface entre deux liquides qui ne se mélangent pas. En appliquant une petite tension aux bornes de l'interface, l'équipe a pu démontrer une couche de nanoparticules accordable qui peut être dense ou clairsemée, permettant de basculer entre un miroir réfléchissant et une surface transparente. La recherche est publiée aujourd'hui dans Matériaux naturels .
Co-auteur de l'étude, le professeur Joshua Edel, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré :« C'est un très bon équilibre - pendant longtemps, nous n'avons pu rassembler les nanoparticules que lorsqu'elles s'assemblaient, plutôt que d'être espacés avec précision. Mais de nombreux modèles et expériences nous ont amenés au point où nous pouvons créer une couche vraiment ajustable."
La distance entre les nanoparticules détermine si la couche permet ou réfléchit différentes longueurs d'onde de lumière. À un extrême, toutes les longueurs d'onde sont réfléchies, et la couche agit comme un miroir. À l'autre extrême, où les nanoparticules sont dispersées, toutes les longueurs d'onde sont autorisées à travers l'interface et elle agit comme une fenêtre.
Contrairement aux systèmes nanoscopiques précédents qui utilisaient des moyens chimiques pour modifier les propriétés optiques, le système électrique de l'équipe est réversible.
Co-auteur de l'étude, le professeur Alexei Kornyshev, du Département de chimie de l'Impériale, a déclaré:"Trouver les conditions correctes pour atteindre la réversibilité nécessitait une théorie fine, sinon cela aurait été comme chercher une aiguille dans une botte de foin. C'était remarquable à quel point la théorie correspondait aux résultats expérimentaux."
Co-auteur, le professeur Anthony Kucernak, également du département de chimie, commente :« Mettre la théorie en pratique peut être difficile, car il faut toujours être conscient des limites de stabilité des matériaux, Il était donc difficile de trouver les bonnes conditions électrochimiques dans lesquelles l'effet pourrait se produire. »
Le professeur Kornyshev a ajouté :« L'ensemble du projet n'a été rendu possible que grâce au savoir-faire, aux capacités et à l'enthousiasme uniques des jeunes membres de l'équipe, dont Dr Yunuen Montelongo et Dr Debarata Sikdar, parmi d'autres qui ont tous une expertise et des antécédents divers."
