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南安普顿大学研制新方法改变黄金颜色和纹理 |
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——新一代纳米材料有望带来经济和环保效益 |
南安普顿大学的科学家研制出一种改变黄金颜色和纹理的新方法。
黄金是世界上最珍贵且最流行的金属之一。英国科学家如今找到了一种改变黄金颜色和纹理的方法。使用这种方法可以将珠宝、钟表、艺术品、高脚杯、雕像、金条、硬币或任何黄金制品染成红色或绿色，以及各种彩色图案。
然而这样做的目的何在呢？专门从事光电研究的科学家指出，这项最新突破所带来的好处在于，金属无需经过涂层或化学处理就能进行表面上色或装饰。而这种新一代的纳米材料有可能为人们带来潜在的经济和环保效益。
完成这项研究的南安普敦大学的科学家表示，这种上色方法同样可以用于白银、铝等其他材料。
科学家发现，将金属表面雕刻成很小的突起或锯齿状图案，可以改变金属表面对光的吸收和反射，从而确保人们的眼睛根本看不到金色。而这一技术可以在珠宝制造以及纸币和证件防伪等一系列工业领域中加以应用。
具有复杂光学特性的金属不仅可以作为安全特性植入到证件中，而且这种技术几乎无法模仿。
主持这一研究项目的南安普敦大学光电研究中心副主任Nikolay Zheludev教授说：“这是人类首次改变肉眼可见的金属颜色。”
Zheludev介绍说：“我们所看到的周围物体的颜色是由光与物体的相互作用方式决定的。例如，一个反射红光、吸收其他波长的物体会呈现红色。”“这就是这个项目所运用的基本原理。通过雕刻图案直径只有100纳米的金属，我们可以控制金属所吸收和反射光的波长。”Zheludev补充说。
当光照在金属上时，其表面图案的精确形状、高度和厚度决定了光的走向，即所形成的颜色。这项技术可以用于将一块特定金属染成多种不同颜色。例如，一个银质戒指可以以多种不同图案修饰，让戒指的一部分呈现红色，另一部分呈现绿色等。
研究人员表示，这种纳米图案的研究应用了离子铣等技术，而离子铣被称为“原子级喷砂法”。
光电研究中心高级研究员Kevin MacDonald博士解释说：“目前这项成果还属于原理验证成果，生产技术还需要进一步开发，以便让这项技术从实验室走向商用。不过，针对这项技术的未来应用，已经有多家企业与我们取得联系。”
MacDonald说：“在珠宝等美学应用上，我们不会设想将物品的颜色完全改变，因为首先来说这样做多少会使物品看不出是由金或银制成的。相反，该技术会成为一种增加独特装饰功能或安全标记的手段。”
“由于效果的获得不依靠涂层、合金、对金属进行化学处理或改变金属的性质，因此着色技术无碍金属的内在价值，它的质地仍然是纯金或纯银等。”MacDonald补充说。
雕刻的图案可能包括代码等持有者的详细信息，以便在丢失或被窃时证明物品的权属。
Zheludev解释说，这一功能的关键是图案中包括的个人特征比入射光的波长短。因此，从技术上讲，刻有纳米图案的金属是一种超材料，它可以通过设计提供一种自然界中不存在的属性。
这一概念可以推广到使用纳米印压等技术的工业生产中去，就像CD/DVD生产中在标准模板上冲压成型一样。
据悉，这项突破的取得是纳米光子材料计划的一部分。该计划是由英国工程与自然科学研究理事会提供资助的6年计划。（赵熙熙）
《中国科学报》 (2013-04-04 第3版 国际)
