Фотонные метаматериалы получат применение в дешевых сенсорах

Тонкие цветные пленки, созданные специалистами по материаловедению университета Райса и Массачусетского технологического института, смогут найти применение в недорогих индикаторах годности пищевых продуктов, многодиапазонных оптических компонентах и в высококонтрастных дисплеях.

Эти пленки так называемого фотонного геля состоят из нанослоев полимеров: гидрофобного (водоотталкивающего) полистирена и гидрофильного P2VP (poly2-vinyl pyridine). Они изготавливаются осаждением из водного раствора — при высыхании, нанесенный на подложку блочный сополимер самостоятельно организуется в слоистую структуру. Помещенный в ионосодержащий раствор или среду фотонный гель меняет свой цвет в зависимости от способности ионов проникать в гидрофильные слои.

Этот эффект объясняется тем, что ионы, попадая в слой P2VP, создают фотонную запрещенную зону, которая вызывает отражение света с определенной длиной волны.

Экспериментируя с различными растворами солей, исследователи получили синий цвет для тиоцианата, зеленый для йодида, желтый для нитрата, оранжевый для бромида и красный для хлорида. Все изменения были обратимы, споласкивание возвращало пленке прозрачность.

Если фрагмент такой пленки поместить в прозрачный запечатанный пакет, то изменение ее окраски со временем может свидетельствовать о порче содержимого. Индикация цветом наиболее показательна, ее просто отслеживать как невооруженным глазом, так и спектрометром при автоматическом сканировании.

Для практического применения немаловажно и то, что, как утверждают авторы статьи в ACS Nano, новый метаматериал настолько дешев, что за $100 им можно покрыть поверхность, размером с футбольное поле.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365