Окно, что открывается само экспресс
Крошечная частица оксида ванадия ведёт себя как окно с регулируемой прозрачностью: в одном состоянии она пропускает инфракрасный свет, а в другом — начинает его поглощать. Переключение происходит не скачком, а плавно, как поворот ручки диммера, меняющего яркость лампы. Именно этот переход между металлическим и изолирующим состояниями учёные рассмотрели с беспрецедентной детализацией.
С помощью электронного микроскопа, который обстреливает частицу электронами и анализирует потерянную ими энергию, исследователи увидели, как свет взаимодействует с частицами оксида ванадия разного размера. Они зафиксировали несколько типов колебаний электронов — от основного «дыхания» до высших гармоник, похожих на обертоны музыкальной струны. Оказалось, что при нагреве частицы размером 120 нанометров пик поглощения света плавно сдвигается на 0,18 электрон-вольта — это как если бы нота, которую извлекает инструмент, постепенно повышалась бы на четверть тона.
Такая плавная настройка открывает путь к созданию умных стёкол, которые сами затемняются в жару, или оптических переключателей для компьютеров будущего, где вместо электронов бегут фотоны. Исследователи полагают, что, вытягивая частицы в продолговатые формы, можно добиться ещё более широкого диапазона перестройки — как если бы окно могло менять не только прозрачность, но и цвет пропускаемого света.
Переход оксида ванадия из изолятора в металл можно запустить не только нагревом, но и электрическим напряжением или лазерным импульсом — и всё это обратимо миллионы раз.
В романе Нила Стивенсона «Алмазный век» умные материалы подстраиваются под окружение — частицы оксида ванадия могли бы стать первым шагом к таким адаптивным поверхностям.