Фотонные кристаллы станут драгоценными камнями

Украшения с фотонными кристаллами вместо природных драгоценных камней выглядят несколько неестественно, но сверкают так, что понравятся любому (фото с сайта telegraph.co.uk).

Американская компания Lightsmyth Technologies объявила о начале выпуска бижутерии с «камнями» из фотонных кристаллов. Синтетические драгоценности переливаются всеми цветами радуги и очень похожи на настоящие бриллианты.

Одно из определений фотонного кристалла — материал, структура которого характеризуется периодическим изменением коэффициента преломления в одном или нескольких пространственных направлениях.

Примерами природного фотонного кристалла являются опал, кальцит, лабрадор. Так, благородный опал (химическая формула SiO2×nH2O) широко известен своей игрой цвета и подчас стоит очень дорого (до $5 тысяч за карат).

Искусственные фотонные кристаллы делают различными методами, чаще всего из обычного оксида кремния. Учёные пытаются создать фотонные кристаллы для самых разных нужд. Например, в оптоволоконных сетях для передачи света на большие расстояния, так как в некоторых из них свет практически не поглощается.

Томас Моссберг (Thomas Mossberg), директор Lightsmyth Technologies, много лет работает в этом же направлении. Однако ему впервые пришло в голову, как использовать обыкновенный кремнезём и технологии производства фотонных кристаллов для создания необычных и очень красивых «камней».

Используя метод фотолитографии (получение рисунка на тонкой плёнке материала), Моссберг вытравил на образцах будущих «бриллиантов» круглые, треугольные и шестиугольные фигуры, «вставляя» в один кристалл до 200 различных образцов рисунков.

Таким образом он добился эффекта огранки как у алмазов: каждая нанесённая на фотонный кристалл фигура отражает свет определённой длины волны и в определённом направлении. И «камень» играет всеми цветами радуги.

В опале роль таких фигур выполняют сферические частицы кремнезёма диаметром 150-450 нанометров, которые, в свою очередь, сложены мелкими глобулами диаметром 50-100 нанометров, расположенными концентрическими слоями или беспорядочно. Они образуют довольно упорядоченную упаковку (псевдокристаллическую структуру опала). Сферы действуют как трёхмерная дифракционная решётка, вызывая характерное рассеяние света — опалесценцию.

Пока в Lightsmyth Technologies более-менее массово создают украшения, сияние которых можно наблюдать лишь с одной стороны «камня». Однако в пределах нескольких недель планируется выпустить второе поколение драгоценностей, выполненных из прозрачных материалов — тогда игра света будет видна с обеих сторон фотонного кристалла.

Микрофотография, показывающая структуру опала (слева). Украшения из опала (справа) (фото University of Rochester и с сайта legacyjewelers.com).

Отметим, что хоть драгоценности и искусственные, стоить они будут не так уж и мало.

«Устройства и средства, используемые для создания качественных фотонных кристаллов, стоят миллионы долларов, к тому же сами кристаллы получить не так уж и просто», — говорит Моссберг.

В ближайших планах Lightsmyth Technologies использование в качестве сырья не оксида кремния, а сапфиров (они же корунды — Al2O3). Эти камни дороже, зато больше подходят для создания украшений по методике обработки фотонных кристаллов, благодаря привлекательному внешнему виду и некоторым физическим характеристикам.

Читайте также о методе высокоскоростного выращивания крупных качественных алмазов и о производстве бриллиантов из праха покойного.



Техника из лаборатории пришла на кухонный стол

26 октября 2007

Отец химии поверхности получил Нобелевскую премию

10 октября 2007

Химики заставили наночастицы долго подсвечивать клетки

29 августа 2007

Химики раскрыли тайну горечи кофе

23 августа 2007

Фуллерены помогут справиться с аллергией

10 июля 2007