La chimie est pleine de réactions et de transformations colorées - avec cela, elle a fait une impression indélébile sur de nombreuses personnes. Quelqu'un est emporté et lui consacre sa vie, quelqu'un réfléchit aux avantages possibles. Les solutions multicolores proviennent plus probablement du domaine de la chimie complexe, mais qu'en est-il des nanoparticules? Comment peuvent-ils surprendre quelle est leur splendeur extérieure? Rencontrez la couleur structurelle!
La couleur structurelle n'est pas créée en raison des propriétés individuelles de la substance, comme c'est le cas avec les pigments. Les pigments sont constitués de molécules qui absorbent une certaine partie du spectre, respectivement, les rayons réfléchis ont une couleur. La couleur créée par la structure est une autre affaire. Les dimensions des structures doivent être inférieures à la longueur d'onde lumineuse, qui pour la région visible est de l'ordre de 200 à 600 nanomètres. Dans ce cas, comme le dit la physique, la lumière, lorsqu'elle interagit avec un matériau, présente des propriétés d'onde. Les nanostructures façonnent l'onde lumineuse réfléchie, coupant et étouffant certaines ondes (couleurs) et en laissant d'autres. Au fait, le prix Nobel de 1908a été décerné au physicien Gabriel Lippmann "Pour la création d'une méthode de reproduction photographique des couleurs basée sur le phénomène d'interférence." Lippmann a mentionné que dans sa méthode, la couleur est vraiment due à une interférence dans la plaque photographique sans la participation de colorants: il a humidifié l'émulsion, la gélatine a gonflé et les distances entre les taches dans le motif d'interférence ont changé, les couleurs ont disparu. Mais dès que la gélatine sèche, les motifs d'interférence se rétablissent et l'image retrouve sa couleur.
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. . Mie Theory Calculator. . ( ) :
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Julia:
pkg> add https://github.com/dronir/MieScatter.jl
using MieScatter
const nm = 0.001
const nλ = 1000
particle_area = π*(1.0nm)^2
x = size_parameter(1.0nm, 400nm)
S, Qsca, Qext, Qback = compute_mie(x, 2.0, [0.0])
σ_sc_mie = Qsca*particle_area
Qsca_rayleigh(λ, α, m) = 2/3π*λ^2*α^6*((m^2 - 1)/(m^2 + 2))^2
σ_sc_ray = Qsca_rayleigh(400nm, x, 2.0)
, - .
using MieScatter
#
# https://refractiveindex.info/
ref_indx_core(λ) = sqrt(1 + 1.4435λ^2/(λ^2 - 0.020216))
ref_indx_medium(λ) = sqrt(1.46659 + 0.293555*λ^2/(λ^2-0.0155008)) # 1.3378
const nm = 0.001
const nλ = 1000
const r_NP = 1500nm/2
λs0 = LinRange(250nm, 1000nm, nλ)
λs = λs0 ./ ref_indx_medium.(λs0)
xs = size_parameter.(r_NP, λs)
Qexts = zeros(nλ)
for i=1:nλ
n_rel = ref_indx_core(λs0[i])/ref_indx_medium(λs0[i])
S, Qscas, Qexts[i], Qback = compute_mie(xs[i], n_rel, [0.0])
end
using Printf
for i=1:nλ
Printf.@printf("%f %f\n",λs0[i]/nm, Qexts[i])
end
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, . . , 1-3 . , , (Cranberry glass or 'Gold Ruby'). , , . .
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, , , . , ! , - Kate Nichols. : )
