Speglar och andra reflekterande optiska komponenter skapas vanligtvis genom användning av optiska beläggningar eller poleringsprocesser. Forskarnas tillvägagångssätt, utvecklat av ett team ledt av Yuji Oki från Kysuhu University i samarbete med ett team från North Carolina State University under ledning av Michael Dickey, använde en elektriskt driven reversibel kemisk reaktion för att skapa en reflekterande yta på den flytande metallen.

Växling mellan reflekterande och spridningstillstånd kan göras med bara 1,4 V, ungefär samma spänning som används för att tända en typisk LED och vid omgivningstemperaturer.

Forskare har utvecklat ett sätt att dynamiskt växla ytan på flytande metall mellan reflekterande (uppe till vänster och nedre högra) och spridningstillstånd (uppe till höger och nedre vänster). När el appliceras oxiderar en reversibel kemisk reaktion den flytande metallen, vilket skapar repor som gör att metallen sprids. Med tillstånd av Keisuke Nakakubo, Kyushu University.

"I den omedelbara framtiden kan denna teknik användas för att skapa verktyg för underhållning och konstnärliga uttryck som aldrig varit tillgängliga tidigare", sa Oki. ”Med mer utveckling kan det vara möjligt att utöka denna teknik till något som fungerar ungefär som 3D-utskrift för att producera elektroniskt styrd optik av flytande metaller. Detta skulle möjliggöra att optiken som används i ljusbaserade hälsotestanordningar lätt och billigt kan tillverkas i områden i världen som saknar medicinska laboratorier. "

I arbetet skapade forskarna en reservoar med en inbäddad flödeskanal. De använde sedan en "push-pull-metod" för att bilda optiska ytor genom att antingen pumpa galliumbaserad flytande metall i behållaren eller suga ut den. Denna process användes för att skapa konvexa, plana eller konkava ytor, var och en med olika optiska egenskaper.

Från appliceringen av el inducerade teamet en reversibel kemisk reaktion, som oxiderar den flytande metallen i en process som ändrar vätskans volym på ett sådant sätt att många små repor på ytan skapas, vilket får ljuset att spridas.

När el appliceras i motsatt riktning återgår den flytande metallen till sitt ursprungliga tillstånd. Den flytande metallens ytspänning tar bort reporna och återställer den till en ren reflekterande spegel.

"Vår avsikt var att använda oxidation för att ändra ytspänningen och förstärka den flytande metallens yta," sa Oki. ”Vi fann dock att under vissa förhållanden skulle ytan spontant förändras till en spridningsyta. Istället för att betrakta detta som ett misslyckande optimerade vi förhållandena och verifierade fenomenet. ”

Tester visade att förändring av spänningen på ytan från −800 mV till +800 mV skulle minska ljusintensiteten när ytan förändrades från reflekterande till spridning. De elektrokemiska mätningarna avslöjade att en spänningsförändring på 1,4 V var tillräcklig för att skapa redoxreaktioner med god reproducerbarhet.

"Vi fann också att ytan under vissa förhållanden kan oxideras något och ändå bibehålla en jämn reflekterande yta," sa Oki. "Genom att styra detta kan det vara möjligt att skapa ännu mer olika optiska ytor med detta tillvägagångssätt som kan leda till applikationer i avancerade enheter som biokemiska chips eller användas för att göra 3D-tryckta optiska element."