11.08.2009

Фотонные кристаллы станут драгоценными камнями

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.

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.

Источники:

1. MEMBRANA