Speil og andre reflekterende optiske komponenter lages vanligvis ved bruk av optiske belegg eller poleringsprosesser. Forskernes tilnærming, utviklet av et team ledet av Yuji Oki fra Kysuhu University i samarbeid med et team fra North Carolina State University ledet av Michael Dickey, brukte en elektrisk drevet reversibel kjemisk reaksjon for å skape en reflekterende overflate på det flytende metallet.

Bytte mellom reflekterende og spredningstilstander kan gjøres med bare 1,4 V, omtrent samme spenning som brukes til å tenne en typisk LED, og ​​ved omgivelsestemperaturer.

Forskere har utviklet en måte å dynamisk bytte overflaten av flytende metall mellom reflekterende (øverst til venstre og nederst til høyre) og spredningstilstander (øverst til høyre og nederst til venstre). Når elektrisitet påføres oksyderer en reversibel kjemisk reaksjon det flytende metallet, og skaper riper som får metallet til å spre seg. Hilsen av Keisuke Nakakubo, Kyushu University.

"I nær fremtid kan denne teknologien brukes til å lage verktøy for underholdning og kunstnerisk uttrykk som aldri har vært tilgjengelig før," sa Oki. “Med mer utvikling kan det være mulig å utvide denne teknologien til noe som fungerer omtrent som 3D-utskrift for å produsere elektronisk styrt optikk laget av flytende metaller. Dette kan tillate at optikken som brukes i lysbaserte helsetestutstyr, lett og billig blir produsert i områder i verden som mangler medisinske laboratoriefasiliteter. "

I arbeidet opprettet forskerne et reservoar ved hjelp av en innebygd strømningskanal. De brukte deretter en "push-pull-metode" for å danne optiske overflater ved å enten pumpe galliumbasert flytende metall inn i reservoaret eller suge det ut. Denne prosessen ble brukt til å lage konvekse, flate eller konkave overflater, hver med forskjellige optiske egenskaper.

Fra bruk av elektrisitet induserte teamet en reversibel kjemisk reaksjon, som oksyderer det flytende metallet i en prosess som endrer væskens volum på en slik måte at mange små riper på overflaten blir opprettet, noe som får lys til å spre seg.

Når elektrisitet tilføres i motsatt retning, går det flytende metallet tilbake til sin opprinnelige tilstand. Det flytende metallets overflatespenning fjerner riper, og returnerer det til en ren reflekterende speiltilstand.

"Vår intensjon var å bruke oksidasjon for å endre overflatespenningen og forsterke overflaten av det flytende metallet," sa Oki. ”Vi fant imidlertid ut at overflaten under visse forhold spontant ville endre seg til en spredningsflate. I stedet for å betrakte dette som en fiasko, optimaliserte vi forholdene og verifiserte fenomenet. ”

Tester viste at å endre spenningen på overflaten fra -800 mV til +800 mV ville redusere lysintensiteten ettersom overflaten endret seg fra reflekterende til spredning. De elektrokjemiske målingene avslørte at en spenningsendring på 1,4 V var tilstrekkelig til å skape redoksreaksjoner med god reproduserbarhet.

"Vi fant også ut at overflaten under visse forhold kan bli oksidert og fortsatt ha en jevn reflekterende overflate," sa Oki. "Ved å kontrollere dette kan det være mulig å skape enda mer varierte optiske overflater ved hjelp av denne tilnærmingen som kan føre til applikasjoner i avanserte enheter som biokjemiske chips eller brukes til å lage 3D-trykte optiske elementer."