Os pesquisadores desenvolveram uma maneira de alternar dinamicamente a superfície do metal líquido entre os estados reflexivo e de espalhamento. Essa tecnologia poderia um dia ser usada para criar espelhos eletricamente controláveis ​​ou dispositivos de iluminação.

Os metais líquidos combinam o elétrico, propriedades térmicas e ópticas dos metais com a fluidez de um líquido. A nova abordagem usa uma reação química acionada eletricamente para criar superfícies reflexivas selecionáveis ​​em um metal líquido. Sem revestimentos ópticos nem etapas de polimento, que são normalmente necessários para fazer componentes ópticos reflexivos, são necessários para tornar o metal líquido altamente reflexivo.

Na revista Optical Society (OSA) Optical Materials Express , pesquisadores liderados por Yuji Oki da Universidade de Kyushu no Japão mostram que a alternância entre os estados reflexivo e de espalhamento pode ser alcançada com apenas 1,4 V, aproximadamente a mesma voltagem usada para acender um LED típico. Os pesquisadores colaboraram com a equipe de pesquisa de Michael D. Dickey na North Carolina State University para desenvolver o novo método, que pode ser implementado em temperatura e pressão ambiente.

"No futuro imediato, esta tecnologia pode ser usada para criar ferramentas de entretenimento e expressão artística que nunca estiveram disponíveis antes, "disse Oki." Com mais desenvolvimento, pode ser possível expandir essa tecnologia para algo que funcione de forma muito semelhante à impressão 3-D para a produção de ótica controlada eletronicamente feita de metais líquidos. Isso pode permitir que a ótica usada em dispositivos de teste de saúde baseados em luz seja fabricada de maneira fácil e econômica em áreas do mundo que não dispõem de laboratórios médicos. "

Criação de uma superfície ótica

No novo trabalho, os pesquisadores criaram um reservatório usando um canal de fluxo embutido. Eles então usaram um "método push-pull" para formar superfícies ópticas bombeando metal líquido à base de gálio para dentro ou sugando-o para fora do reservatório. Este processo se formou convexo, plano, ou superfícies côncavas; cada um com diferentes propriedades ópticas.

Então, aplicando eletricidade, os pesquisadores iniciaram uma reação química que oxida reversivelmente o metal líquido. A oxidação altera o volume do líquido de uma forma que cria muitos pequenos arranhões na superfície que fazem com que a luz se espalhe. Quando a eletricidade é aplicada na direção oposta, o metal líquido retorna ao seu estado original. A tensão superficial do metal líquido faz com que os arranhões desapareçam, restaurando a superfície a um estado de espelho reflexivo limpo.

Os pesquisadores descobriram a nova técnica por acaso enquanto experimentavam um metal líquido para ver se ele poderia ser usado para fazer moldes para usar com um elastômero de silicone. "Nossa intenção era usar a oxidação para alterar a tensão superficial e reforçar a superfície do metal líquido, "disse Oki." No entanto, nós achamos isso, sob certas condições, a superfície mudaria espontaneamente para uma superfície de dispersão. Em vez de considerar isso um fracasso, otimizamos as condições e verificamos o fenômeno. "

Caracterizando o fenômeno

Os pesquisadores caracterizaram eletroquimicamente e opticamente as diferentes superfícies que foram criadas aplicando eletricidade. Eles descobriram que mudar a voltagem na superfície de -800 mV para +800 mV diminuiria a intensidade da luz à medida que a superfície mudasse de refletiva para dispersão. As medições eletroquímicas revelaram que uma mudança de voltagem de 1,4 V foi suficiente para criar reações redox com boa reprodutibilidade.

"Também descobrimos que, sob certas condições, a superfície pode ser ligeiramente oxidada e ainda manter uma superfície reflexiva lisa, "disse Oki." Ao controlar isso, pode ser possível criar superfícies ópticas ainda mais diversas usando essa abordagem que pode levar a aplicações em dispositivos avançados, como chips bioquímicos, ou ser usado para fazer elementos ópticos impressos em 3-D. "