18.06.2009
Magnetochromatic Microspheres: Rotating Photonic Crystals. Jianping Ge et al. J. Am. Chem. Soc., Article ASAP, DOI: 10.1021/ja903626h, June 15, 2009.
На рис.: Изображения оптического микроскопа магнитохроматических микросфер с разными цветами дифракции, которые переключаются с помощью магнитных полей. Image credit: Yin lab, UC Riverside.
Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR, США) и Сеульского государственного университета (Южная Корея) изготовили полимерные шарики, которые мгновенно и обратимо изменяют цвет под влиянием магнитного поля. Эти «магнитохроматические микросферы» обладают хорошей структурной устойчивостью. Более того, с помощью магнитного поля ими можно управлять в разных дисперсных средах, так как они хорошо совместимы с водой, алкоголем, гексаном и даже полимерными растворами.
При мгновенном изменении цвета у микросфер не изменяется ни структура, ни внутренние свойства. Изменяется только магнитное поле, которое влияет на ориентацию таких, по сути, коллоидных фотонных кристаллов. Впервые мы получили устойчивый, меняющий цвет фотонный материал, который можно изготавливать в промышленном масштабе, рассказывает руководитель исследований Ядон Инь (Yadong Yin) (UCR), который уже несколько лет работает с фотонными кристаллами, изменяющими цвет в магнитное поле.
Как же удалось получить микросферы с такими свойствами? Ученые смешали суперпарамагнитные частицы оксида железа Fe3O4с жидким полимером, который способен застывать под влиянием ультрафиолета. В минеральном масле смесь превращается в микросферы, которые под влиянием магнитного поля можно выстроить в нужном порядке. Наконец, под влиянием ультрафиолетового излучения происходит полимеризация материала, и получаются твердые микросферы с устойчивым магнитным порядком.
Изменять цвет материала помогает внешнее магнитное поле, ученые назвали его «структурным цветом», так как он меняется за счет оптических свойств. Магнитное поле меняет ориентацию созданной из микросфер решетки, которая пропускает свет с определенной длиной волны, связанной с периодом структуры самой решетки. Такие же цветовые эффекты вы можете видеть на перьях птиц и крыльях бабочек.
«Обычные методы создания перестраиваемого структурного цвета основаны на изменении периодичности порядка или показателя преломления материала. В нашем случае цвет меняется при изменении относительной ориентации периодического порядка микросфер с помощью внешнего магнитного поля», - говорит Инь. Использование внешних магнитных полей - это дополнительное преимущество, которое можно применять в электронных приборах.
Область применения магнитных микросфер широка – это дисплеи и постеры со сменными надписями, электронная бумага и ярлыки, цветные чернила для принтеров, пигменты для красок и косметики, а также другие активируемые магнитным полем структуры.
http://newsroom.ucr.edu/news_item.html?action=page&id=2124
