Oglinzile și alte componente optice reflectorizante sunt de obicei create prin utilizarea de acoperiri optice sau procese de lustruire. Abordarea cercetătorilor, dezvoltată de o echipă condusă de Yuji Oki de la Universitatea Kysuhu în colaborare cu o echipă de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord condusă de Michael Dickey, a folosit o reacție chimică reversibilă acționată electric pentru a crea o suprafață reflectorizantă pe metalul lichid.

Comutarea între stările reflectorizante și cele de împrăștiere se poate face cu doar 1,4 V, aproximativ aceeași tensiune utilizată pentru aprinderea unui LED tipic și la temperaturi ambientale.

Cercetătorii au dezvoltat o modalitate de a comuta în mod dinamic suprafața metalului lichid între stările reflectorizante (stânga sus și jos dreapta) și stările de împrăștiere (dreapta sus și stânga jos). Când se aplică electricitate, o reacție chimică reversibilă oxidează metalul lichid, creând zgârieturi care fac împrăștierea metalului. Amabilitatea lui Keisuke Nakakubo, Universitatea Kyushu.

„În viitorul imediat, această tehnologie ar putea fi utilizată pentru a crea instrumente de divertisment și expresie artistică care nu au mai fost disponibile până acum”, a spus Oki. „Cu mai multă dezvoltare ar putea fi posibilă extinderea acestei tehnologii în ceva care funcționează la fel ca imprimarea 3D pentru producerea opticii controlate electronic din metale lichide. Acest lucru ar putea permite ca produsele optice utilizate în dispozitivele de testare a sănătății bazate pe lumină să fie fabricate cu ușurință și ieftin în zone din lume care nu dispun de facilități de laborator medical. ”

În cadrul lucrării, cercetătorii au creat un rezervor folosind un canal de flux încorporat. Apoi au folosit o „metodă push-pull” pentru a forma suprafețe optice fie prin pomparea metalului lichid pe bază de galiu în rezervor, fie prin aspirarea acestuia. Acest proces a fost folosit pentru a crea suprafețe convexe, plane sau concav, fiecare cu caracteristici optice diferite.

Din aplicarea energiei electrice, echipa a indus o reacție chimică reversibilă, care oxidează metalul lichid într-un proces care modifică volumul lichidului în așa fel încât să se creeze numeroase mici zgârieturi la suprafață, ceea ce determină dispersarea luminii.

Când electricitatea este aplicată în direcția opusă, metalul lichid revine la starea inițială. Tensiunea superficială a metalului lichid elimină zgârieturile, readucându-l într-o stare oglindă reflectorizantă curată.

„Intenția noastră a fost să folosim oxidarea pentru a modifica tensiunea superficială și pentru a întări suprafața metalului lichid”, a spus Oki. „Cu toate acestea, am constatat că, în anumite condiții, suprafața se va transforma spontan într-o suprafață de împrăștiere. În loc să considerăm acest lucru un eșec, am optimizat condițiile și am verificat fenomenul. ”

Testele au arătat că schimbarea tensiunii la suprafață de la -800 mV la +800 mV ar scădea intensitatea luminii pe măsură ce suprafața s-a schimbat de la reflexie la împrăștiere. Măsurătorile electrochimice au arătat că o modificare a tensiunii de 1,4 V a fost suficientă pentru a crea reacții redox cu o bună reproductibilitate.

"Am constatat, de asemenea, că, în anumite condiții, suprafața poate fi ușor oxidată și menține în continuare o suprafață reflectantă netedă", a spus Oki. „Prin controlul acestui lucru, ar putea fi posibilă crearea unor suprafețe optice și mai diverse folosind această abordare, care ar putea duce la aplicații în dispozitive avansate, cum ar fi cipurile biochimice sau ar putea fi utilizate pentru a realiza elemente optice imprimate 3D.”