ミラーおよびその他の反射光学部品は、通常、光学コーティングまたは研磨プロセスを使用して作成されます。 マイケル・ディッキーが率いるノースカロライナ州立大学のチームと共同で、キスフ大学の沖雄二が率いるチームによって開発された研究者のアプローチは、液体金属上に反射面を作成するために電気駆動の可逆化学反応を使用しました。

反射状態と散乱状態の切り替えは、通常のLEDの点灯に使用されるのとほぼ同じ電圧で、周囲温度でわずか1.4Vで実行できます。

研究者は、液体金属の表面を反射状態（左上と右下）と散乱状態（右上と左下）の間で動的に切り替える方法を開発しました。 電気を加えると、可逆的な化学反応によって液体金属が酸化され、金属に傷が発生して金属が散乱します。 九州大学中久保圭佑提供。

「近い将来、このテクノロジーを使用して、これまで利用できなかったエンターテインメントや芸術的表現のためのツールを作成できる可能性があります」と沖電気氏は述べています。 「さらなる開発により、この技術を、液体金属で作られた電子制御光学系を製造するための3D印刷のように機能するものに拡張できる可能性があります。 これにより、光ベースの健康診断装置で使用される光学系を、医療検査施設が不足している世界の地域で簡単かつ安価に製造できるようになる可能性があります。」

研究では、研究者は埋め込まれたフローチャネルを使用してリザーバーを作成しました。 次に、「プッシュプル法」を使用して、ガリウムベースの液体金属をリザーバーに注入するか、吸引することによって光学面を形成しました。 このプロセスは、それぞれ異なる光学特性を持つ凸面、平坦面、または凹面を作成するために使用されました。

チームは、電気を加えることで可逆化学反応を引き起こしました。これは、液体の体積を変化させるプロセスで液体金属を酸化し、表面に多くの小さな引っかき傷ができて、光が散乱するようにします。

反対方向に電気を流すと、液体金属は元の状態に戻ります。 液体金属の表面張力により傷が取り除かれ、きれいな反射鏡の状態に戻ります。

「私たちの意図は、酸化を利用して表面張力を変化させ、液体金属の表面を強化することでした」と沖電気は語った。 「しかし、特定の条件下では、表面が自発的に散乱表面に変化することがわかりました。 これを失敗と見なす代わりに、条件を最適化し、現象を検証しました。」

テストでは、表面の電圧を-800mVから+ 800mVに変更すると、表面が反射から散乱に変化するにつれて光の強度が低下することが示されました。 電気化学的測定により、1.4 Vの電圧変化で、再現性の高いレドックス反応を起こすのに十分であることが明らかになりました。

「また、特定の条件下では、表面がわずかに酸化され、滑らかな反射面を維持できることもわかりました」と沖電気は述べています。 「これを制御することで、このアプローチを使用してさらに多様な光学表面を作成できる可能性があり、生化学チップなどの高度なデバイスでのアプリケーションにつながるか、3Dプリントされた光学要素の作成に使用できます。」