Кристаллы, структура которых контролируется при помощи света, позволяют реализовать активный камуфляж для военной техники и принципиально новые типы дисплеев.

Исследователи из Мичиганского университета разработали метод выращивания кристаллов, которые могут менять свой цвет под воздействием света, формируя различные узоры.

За цвет кристаллических структур отвечает, в числе прочих факторов, расстояние между частицами, образующими кристалл. В зависимости от величины этого интервала кристалл поглощает и отражает свет с различной длиной волны. Изменяя расстояние между частицами и другие параметры кристаллической структуры, можно варьировать цвет кристалла.

Ученые научились контролировать формирование кристаллических структур во взвеси микрочастиц, диаметр которых составляет около 0,001 мм. Под действием света частицы, взвешенные в напоминающей керосин жидкости, собираются вместе, образуя кристалл. Но стоит только выключить свет, его структура нарушается и цветное пятно исчезает.

Ранее исследователи проводили подобные эксперименты, но для формирования определенных узоров нужен был шаблон, основа, поверх которой формировалась кристаллическая структура. Это значит, что форма цветных пятен была заранее предопределена. Теперь она зависит только от того, куда падает свет.

В основе процесса лежит светоиндуцированная химическая реакция между оксидом индия-олова (слой на дне резервуара) и растворителем, в котором находятся микрочастицы. В результате реакции в жидкости возникает ионный ток. Если микрочастицы заряжены отрицательно, они устремляются к освещенной области, где формируют кристаллическую структуру, контуры которой повторяют форму светового пятна. При этом расстояние между частицами зависит от длины волны излучения, провоцирующего кристаллизацию. Если частицы заряжены отрицательно, они, напротив, избегают освещенной области.

Ученые хотели бы получить тонкопленочную систему, кристаллы в которой могли бы формировать любые требуемые рисунки. Кроме активного камуфляжа, подобные пленки могли бы стать основой дисплеев, например, для электронных книг или крупноформатных рекламных щитов. Эффект, лежащий в основе данной технологии, также может быть использован для создания сенсоров, способных менять цвет в зависимости от химического состава окружающего вещества, позволяя медикам или экологам обнаруживать молекулы различных соединений.