Οι καθρέφτες και άλλα ανακλαστικά οπτικά συστατικά δημιουργούνται συνήθως μέσω της χρήσης οπτικών επιχρισμάτων ή διαδικασιών στίλβωσης. Η προσέγγιση των ερευνητών, που αναπτύχθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τον Yuji Oki του Πανεπιστημίου Kysuhu σε συνεργασία με μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας με επικεφαλής τον Michael Dickey, χρησιμοποίησε μια ηλεκτρικά οδηγημένη αναστρέψιμη χημική αντίδραση για να δημιουργήσει μια ανακλαστική επιφάνεια στο υγρό μέταλλο.

Η εναλλαγή μεταξύ των ανακλαστικών καταστάσεων και των καταστάσεων σκέδασης μπορεί να γίνει με μόλις 1,4 V, περίπου την ίδια τάση που χρησιμοποιείται για να ανάψει ένα τυπικό LED και σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος.

Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να αλλάζουν δυναμικά την επιφάνεια του υγρού μετάλλου μεταξύ ανακλαστικών (πάνω αριστερά και κάτω δεξιά) και καταστάσεις σκέδασης (πάνω δεξιά και κάτω αριστερά). Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρισμός, μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση οξειδώνει το υγρό μέταλλο, δημιουργώντας γρατσουνιές που κάνουν το μέταλλο να διασκορπίζεται. Ευγενική προσφορά του Keisuke Nakakubo, Πανεπιστήμιο Kyushu.

"Στο άμεσο μέλλον, αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία εργαλείων ψυχαγωγίας και καλλιτεχνικής έκφρασης που δεν ήταν ποτέ διαθέσιμα στο παρελθόν", δήλωσε ο Oki. «Με περισσότερη ανάπτυξη μπορεί να είναι δυνατή η επέκταση αυτής της τεχνολογίας σε κάτι που λειτουργεί σαν 3D εκτύπωση για την παραγωγή ηλεκτρονικά ελεγχόμενων οπτικών κατασκευασμένων από υγρά μέταλλα. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει την εύκολη και φθηνή κατασκευή των οπτικών που χρησιμοποιούνται σε συσκευές δοκιμών υγείας με βάση το φως σε περιοχές του κόσμου που δεν διαθέτουν ιατρικές εργαστηριακές εγκαταστάσεις. "

Στο έργο, οι ερευνητές δημιούργησαν μια δεξαμενή χρησιμοποιώντας ένα ενσωματωμένο κανάλι ροής. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μια «μέθοδος ώθησης-τραβήγματος» για να σχηματίσουν οπτικές επιφάνειες είτε αντλώντας υγρό μέταλλο με βάση το γάλλιο στη δεξαμενή είτε απορροφώντας το. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία κυρτών, επίπεδων ή κοίλων επιφανειών, καθεμία με διαφορετικά οπτικά χαρακτηριστικά.

Από την εφαρμογή ηλεκτρικής ενέργειας, η ομάδα προκάλεσε μια αναστρέψιμη χημική αντίδραση, η οποία οξειδώνει το υγρό μέταλλο σε μια διαδικασία που αλλάζει τον όγκο του υγρού με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούνται πολλές μικρές γρατσουνιές στην επιφάνεια, γεγονός που προκαλεί το φως να διασκορπιστεί.

Όταν η ηλεκτρική ενέργεια εφαρμόζεται στην αντίθετη κατεύθυνση, το υγρό μέταλλο επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση. Η επιφανειακή τάση του υγρού μετάλλου αφαιρεί τις γρατσουνιές, επαναφέροντάς την σε καθαρή κατάσταση ανακλαστικού καθρέφτη.

«Η πρόθεσή μας ήταν να χρησιμοποιήσουμε την οξείδωση για να αλλάξουμε την επιφανειακή τάση και να ενισχύσουμε την επιφάνεια του υγρού μετάλλου», δήλωσε ο Oki. «Ωστόσο, διαπιστώσαμε ότι υπό ορισμένες συνθήκες η επιφάνεια θα αλλάξει αυθόρμητα σε μια επιφάνεια σκέδασης. Αντί να το θεωρήσουμε ως αποτυχία, βελτιστοποιήσαμε τις συνθήκες και επαληθεύσαμε το φαινόμενο. "

Οι δοκιμές έδειξαν ότι η αλλαγή της τάσης στην επιφάνεια από 00800 mV σε +800 mV θα μειώσει την ένταση του φωτός καθώς η επιφάνεια άλλαξε από ανακλαστική σε σκέδαση. Οι ηλεκτροχημικές μετρήσεις αποκάλυψαν ότι μια αλλαγή τάσης 1,4 V ήταν επαρκής για τη δημιουργία αντιδράσεων οξειδοαναγωγής με καλή αναπαραγωγιμότητα.

«Βρήκαμε επίσης ότι κάτω από ορισμένες συνθήκες η επιφάνεια μπορεί να οξειδωθεί ελαφρώς και να διατηρήσει μια ομαλή ανακλαστική επιφάνεια», δήλωσε ο Oki. «Με τον έλεγχο αυτού, μπορεί να είναι δυνατό να δημιουργηθούν ακόμη πιο διαφορετικές οπτικές επιφάνειες χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε εφαρμογές σε προηγμένες συσκευές όπως βιοχημικά τσιπ ή να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή τρισδιάστατων τυπωμένων οπτικών στοιχείων»