Los espejos y otros componentes ópticos reflectantes se crean típicamente mediante el uso de recubrimientos ópticos o procesos de pulido. El enfoque de los investigadores, desarrollado por un equipo dirigido por Yuji Oki de la Universidad de Kysuhu en colaboración con un equipo de la Universidad Estatal de Carolina del Norte dirigido por Michael Dickey, utilizó una reacción química reversible impulsada eléctricamente para crear una superficie reflectante en el metal líquido.

El cambio entre los estados reflectante y de dispersión se puede hacer con solo 1.4 V, aproximadamente el mismo voltaje que se usa para encender un LED típico, y a temperatura ambiente.

Los investigadores han desarrollado una forma de cambiar dinámicamente la superficie del metal líquido entre estados reflectantes (arriba a la izquierda y abajo a la derecha) y de dispersión (arriba a la derecha e abajo a la izquierda). Cuando se aplica electricidad, una reacción química reversible oxida el metal líquido, creando rayas que hacen que el metal se esparza. Cortesía de Keisuke Nakakubo, Universidad de Kyushu.

“En el futuro inmediato, esta tecnología podría usarse para crear herramientas de entretenimiento y expresión artística que nunca antes habían estado disponibles”, dijo Oki. “Con un mayor desarrollo, podría ser posible expandir esta tecnología a algo que funcione de manera muy similar a la impresión 3D para producir ópticas controladas electrónicamente hechas de metales líquidos. Esto podría permitir que la óptica utilizada en los dispositivos de prueba de salud basados ​​en la luz se fabrique de manera fácil y económica en áreas del mundo que carecen de instalaciones de laboratorio médico ”.

En el trabajo, los investigadores crearon un depósito utilizando un canal de flujo integrado. Luego utilizaron un "método de empujar y tirar" para formar superficies ópticas bombeando metal líquido a base de galio en el depósito o succionándolo. Este proceso se utilizó para crear superficies convexas, planas o cóncavas, cada una con diferentes características ópticas.

A partir de la aplicación de electricidad, el equipo indujo una reacción química reversible, que oxida el metal líquido en un proceso que cambia el volumen del líquido de tal manera que se crean muchos pequeños rasguños en la superficie, lo que provoca la dispersión de la luz.

Cuando se aplica electricidad en la dirección opuesta, el metal líquido vuelve a su estado original. La tensión superficial del metal líquido elimina los arañazos y lo devuelve a un estado de espejo reflectante limpio.

"Nuestra intención era utilizar la oxidación para cambiar la tensión superficial y reforzar la superficie del metal líquido", dijo Oki. “Sin embargo, descubrimos que, bajo ciertas condiciones, la superficie se convertiría espontáneamente en una superficie de dispersión. En lugar de considerar esto como un fracaso, optimizamos las condiciones y verificamos el fenómeno ”.

Las pruebas mostraron que cambiar el voltaje en la superficie de -800 mV a +800 mV disminuiría la intensidad de la luz a medida que la superficie cambiaba de reflectante a dispersante. Las mediciones electroquímicas revelaron que un cambio de voltaje de 1,4 V era suficiente para crear reacciones redox con buena reproducibilidad.

“También descubrimos que bajo ciertas condiciones la superficie puede oxidarse ligeramente y aún mantener una superficie reflectante suave”, dijo Oki. "Al controlar esto, podría ser posible crear superficies ópticas aún más diversas utilizando este enfoque que podría conducir a aplicaciones en dispositivos avanzados como chips bioquímicos o usarse para hacer elementos ópticos impresos en 3D".