La química está llena de reacciones y transformaciones coloridas, con esto dejó una impresión indeleble en muchas personas. Alguien se deja llevar y le dedica su vida posterior, alguien piensa en los posibles beneficios. Las soluciones multicolores son más probables del campo de la química compleja, pero ¿qué pasa con las nanopartículas? ¿Cómo pueden sorprenderse de cuál es su esplendor externo? ¡Conoce el color estructural!
El color estructural no se crea debido a las propiedades individuales de la sustancia, como es el caso de los pigmentos. Los pigmentos están formados por moléculas que absorben una determinada parte del espectro, respectivamente, los rayos reflejados tienen un color. El color creado por la estructura es otro asunto. Las dimensiones de las estructuras deben ser menores que la longitud de onda de la luz, que para la región visible está en el rango de 200-600 nanómetros. En este caso, como dice la física, la luz, al interactuar con un material, exhibe propiedades ondulatorias. Las nanoestructuras dan forma a la onda de luz reflejada, cortando y amortiguando algunas ondas (colores) y dejando otras. Por cierto, el premio Nobel de 1908Fue otorgado al físico Gabriel Lippmann "Por la creación de un método de reproducción fotográfica del color basado en el fenómeno de la interferencia". Lippmann mencionó que en su método el color realmente surge debido a la interferencia en la placa fotográfica sin la participación de ningún colorante: humedeció la emulsión, la gelatina se hinchó y las distancias entre las manchas en el patrón de interferencia cambiaron, los colores desaparecieron. Pero tan pronto como la gelatina se seca, los patrones de interferencia se recuperan y la imagen recupera el color.
, . ( ), , . , . , , , .
, True Color, 24 , . : 405 . - , , 460 ( ). ? , - (), , . - . ? , .
, - . - , , . , - , , . - -: , . .
, , . - . , . . - . , . , , , . - . , , - - .
. . Mie Theory Calculator. . ( ) :
- , l, - g, , d - . d~100 .
, -. .
, . , 1.5 , , . - , ? , Julia.
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
. — , — .
+
, . . , 1-3 . , , (Cranberry glass or 'Gold Ruby'). , , . .
? . , , , .
, .
- , - , ! .
, , , . , ! , - Kate Nichols. : )
