Os espellos e outros compoñentes ópticos reflectantes normalmente créanse mediante o uso de revestimentos ópticos ou procesos de pulido. O enfoque dos investigadores, desenvolvido por un equipo dirixido por Yuji Oki da Universidade de Kysuhu en colaboración cun equipo da Universidade Estatal de Carolina do Norte dirixido por Michael Dickey, utilizou unha reacción química reversible impulsada eléctricamente para crear unha superficie reflectante sobre o metal líquido.

O cambio entre o estado reflectante e o de dispersión pódese facer con só 1,4 V, aproximadamente a mesma tensión que se usa para acender un LED típico e a temperaturas ambientais.

Os investigadores desenvolveron un xeito de cambiar dinámicamente a superficie do metal líquido entre os estados reflectantes (arriba esquerda e abaixo dereita) e dispersión (arriba dereita e abaixo esquerda). Cando se aplica electricidade, unha reacción química reversible oxida o metal líquido, creando arañazos que fan que o metal se disperse. Cortesía de Keisuke Nakakubo, Universidade de Kyushu.

"No futuro inmediato, esta tecnoloxía podería usarse para crear ferramentas de entretemento e expresión artística que nunca estiveron dispoñibles antes", dixo Oki. "Con máis desenvolvemento podería ser posible expandir esta tecnoloxía a algo que funciona como a impresión 3D para producir ópticas controladas electrónicamente feitas de metais líquidos. Isto podería permitir que as ópticas empregadas en dispositivos de proba de saúde baseados na luz se fabriquen de xeito doado e barato en zonas do mundo que carecen de instalacións de laboratorio médico ".

No traballo, os investigadores crearon un depósito usando unha canle de fluxo incrustado. Despois utilizaron un "método push-pull" para formar superficies ópticas bombeando metal líquido a base de galio no depósito ou aspirándoo. Este proceso utilizouse para crear superficies convexas, planas ou cóncavas, cada unha con diferentes características ópticas.

A partir da aplicación de electricidade, o equipo induciu unha reacción química reversible, que oxida o metal líquido nun proceso que cambia o volume do líquido de tal xeito que se crean pequenos arañazos na superficie, o que provoca a dispersión da luz.

Cando a electricidade se aplica na dirección oposta, o metal líquido volve ao seu estado orixinal. A tensión superficial do metal líquido elimina os arañazos, volvéndoo a un estado de espello reflectante e limpo.

"A nosa intención era usar a oxidación para cambiar a tensión superficial e reforzar a superficie do metal líquido", dixo Oki. “Non obstante, descubrimos que baixo certas condicións a superficie cambiaría espontaneamente nunha superficie de dispersión. En vez de considerar isto un fracaso, optimizamos as condicións e verificamos o fenómeno ".

As probas mostraron que o cambio da tensión na superficie de -800 mV a +800 mV diminuiría a intensidade da luz a medida que a superficie cambiaba de reflectante a dispersión. As medicións electroquímicas revelaron que un cambio de tensión de 1,4 V foi suficiente para crear reaccións redox cunha boa reprodutibilidade.

"Tamén descubrimos que baixo certas condicións a superficie pode oxidarse lixeiramente e aínda así manter unha superficie reflectante lisa", dixo Oki. "Ao controlar isto, podería ser posible crear superficies ópticas aínda máis diversas usando este enfoque que podería levar a aplicacións en dispositivos avanzados como chips bioquímicos ou usarse para facer elementos ópticos impresos en 3D".