Ученые из калифорнийского университета в Риверсдэйле получили суспензию наночастиц оксида железа Fe3O4 в воде, цвет которой можно варьировать с помощью внешнего магнитного поля. Изменение силы магнитного поля приводит к реорганизации сферических наночастиц оксида железа в растворе, и соответственно, к изменению манеры прохождения света через него.
По словам руководителя проекта, Ядонга Йина (Yadong Yin), основной сложностью было химически получить такую структуру оксида железа, чтобы составляющие её наночастицы самоорганизовывались в трехмерный коллоидный фотонный кристалл в присутствии внешнего магнитного поля. До сих пор, были синтезированы и исследованы фотонные кристаллы, отражающие лишь свет какой-либо фиксированной длины волны. В данной работе впервые были получены кристаллы, демонстрирующие широкую, охватывающую весь видимый спектр излучений, и полностью обратимую реакцию на воздействие внешнего магнитного поля. Для регулировки расстояния между частицами, определяющего длину волны света, который фотонный кристалл будет отражать, ученые использовали суперпарамагнитные свойства Fe3O4.
Эта методика имеет большой потенциал использования в различных фотонных устройствах, например в телекоммуникациях, сенсорах и лазерах, а также в производстве цветных отражающих дисплеев: из подобных фотонных кристаллов можно сделать миллионы крошечных пикселей, контролируя цвет каждого пикселя с помощью магнитного поля. Данная технология привлекательна ещё и с экономической точки зрения, так как во всех пикселях используется только один материал, оксид железа, который к тому же ещё и дешев и широко распространен, к тому же не требуется генерировать свет в каждом пикселе: для создания изображений будет использоваться отраженный свет.
Данные исследования приведены в работе "Highly Tunable Superparamagnetic Colloidal Photonic Crystals", которая будет опубликована в 34 номере журнала Angewandte Chemie International Edition.
О синтезе коллоидных кластеров можно также прочитать в другой работе авторов "Superparamagnetic Magnetite Colloidal Nanocrystal Clusters ".