A química está repleta de reações e transformações coloridas - com isso, causou uma impressão indelével em muitas pessoas. Alguém se empolga e devota a vida a ela, alguém pensa nos possíveis benefícios. As soluções multicoloridas são mais prováveis do campo da química complexa, mas e as nanopartículas? Como eles podem surpreender o que é seu esplendor externo? Conheça a cor estrutural!
A cor estrutural não é criada devido às propriedades individuais da substância, como é o caso dos pigmentos. Os pigmentos são constituídos por moléculas que absorvem uma determinada parte do espectro, respectivamente, os raios refletidos têm uma cor. A cor criada pela estrutura é outra questão. As dimensões das estruturas devem ser menores que o comprimento de onda da luz, que para a região visível está na faixa de 200-600 nanômetros. Nesse caso, como diz a física, a luz, ao interagir com um material, exibe propriedades de onda. As nanoestruturas moldam a onda de luz refletida, cortando e abafando algumas ondas (cores) e deixando outras. A propósito, o Prêmio Nobel de 1908foi concedido ao físico Gabriel Lippmann "Pela criação de um método de reprodução fotográfica de cores baseado no fenômeno da interferência." Lippmann mencionou que em seu método a cor surge realmente por interferência na chapa fotográfica sem a participação de nenhum corante: umedeceu a emulsão, a gelatina inchou e as distâncias entre os pontos no padrão de interferência mudaram, as cores desapareceram. Mas assim que a gelatina seca, os padrões de interferência se recuperam e a imagem recupera a cor.
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, True Color, 24 , . : 405 . - , , 460 ( ). ? , - (), , . - . ? , .
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. . Mie Theory Calculator. . ( ) :
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Julia:
pkg> add https://github.com/dronir/MieScatter.jl
using MieScatter
const nm = 0.001
const nλ = 1000
particle_area = π*(1.0nm)^2
x = size_parameter(1.0nm, 400nm)
S, Qsca, Qext, Qback = compute_mie(x, 2.0, [0.0])
σ_sc_mie = Qsca*particle_area
Qsca_rayleigh(λ, α, m) = 2/3π*λ^2*α^6*((m^2 - 1)/(m^2 + 2))^2
σ_sc_ray = Qsca_rayleigh(400nm, x, 2.0)
, - .
using MieScatter
#
# https://refractiveindex.info/
ref_indx_core(λ) = sqrt(1 + 1.4435λ^2/(λ^2 - 0.020216))
ref_indx_medium(λ) = sqrt(1.46659 + 0.293555*λ^2/(λ^2-0.0155008)) # 1.3378
const nm = 0.001
const nλ = 1000
const r_NP = 1500nm/2
λs0 = LinRange(250nm, 1000nm, nλ)
λs = λs0 ./ ref_indx_medium.(λs0)
xs = size_parameter.(r_NP, λs)
Qexts = zeros(nλ)
for i=1:nλ
n_rel = ref_indx_core(λs0[i])/ref_indx_medium(λs0[i])
S, Qscas, Qexts[i], Qback = compute_mie(xs[i], n_rel, [0.0])
end
using Printf
for i=1:nλ
Printf.@printf("%f %f\n",λs0[i]/nm, Qexts[i])
end
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, . . , 1-3 . , , (Cranberry glass or 'Gold Ruby'). , , . .
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, , , . , ! , - Kate Nichols. : )
