گروهی از شیمیدانان با ساخت ماده‌ای که به راحتی می‌تواند به رنگین‌کمانی از رنگ‌ها درآید، گره‌ای کلیدی را از کار مشاوران تبلیغاتی باز کردند.
سازندگان این ماده که آن را "جوهر فوتونیک" نامیده‌اند، مدعی‌اند که این ماده می‌تواند در کتاب‌های الکترونیک یا نمایش‌گرهای تبلیغاتی به کار گرفته شود. محصول نهایی این گروه که در جدیدترین شماره نشریه آلمانی"شیمی‌کاربردی" معرفی‌شده، با برقراری چند ولت جریان الکتریکی می‌تواند هر رنگی را نمایش دهد.
نمونه مشابه‌این ماده، جوهرهای‌الکترونیکی هستند که در محصولات تبلیغاتی استفاده می‌شوند؛ مانند Kindle در شرکت آمازون. فناوری مربوط به‌این جوهرها از یک میدان الکتریکی برای دست‌کاری قطرات روغن یا ذرات رنگینه استفاده می‌کند. در این روش، وجود یا عدم‌وجود ولتاژ به روشن یا تیره شدن پیکسل‌ها منجر می‌شود. بنابراین بیشتر نمایش‌گرهایی از این دست، تک‌رنگند. ولی‌جوهر فوتونیک توانایی نمایش هر رنگی را دار‌است و بی‌نیاز به رنگینه‌ها، بر اثری تکیه دارد که رنگ‌های‌خیره‌کننده سنگ‌های نیمه قیمتی اپال را پدید می‌آورد.
اپال از توده‌های‌کروی‌شکل سیلیس‌ساخته شده که ضخامت هر یک چند صد نانومتر است. (هر نانومتر، یک میلیون بار کوچک‌تر از یک میلی‌متر است). وقتی‌نور از کره‌ها بازتاب می‌شود، پدیده‌های تداخل و شکست نور موجب حذف‌شدن برخی طول‌موج‌های نور می‌شود و به‌این ترتیب، رنگی مشهود می‌دهد.
پس از سال‌ها
جفری اوزین، شیمیدان دانشگاه تورنتوی‌کانادا و یان منر از دانشگاه بریستول انگلیس که این جوهر فوتونیک را ساخته‌اند، سال‌ها است برای تولید موادی مصنوعی تلاش کرده‌اند که با اعمال مقادیر مشخص الکتریسیته، خواص نوری دلخواه را بروز دهند.
آنها ابتدا توده‌هایی از کره‌های سیلیس را به پهنای180 نانومتر بر صفحه‌ای شیشه‌ای پدید می‌آورند تا قالبی از آنها بسازند. سپس نوعی پلیمر الکترواکتیو شامل اتمهایآهن اضافه می‌کنند که به‌دور کره‌ها یک ژل تشکیل می‌دهد. این ژل وظیفه دارد شکل کروی ذرات را حفظ کرده و مانع از جابجایی آنها شود.
وقتی ماده بدست‌آمده وارد سلول الکتریکی حاوی مایع الکترولیت می‌شود، با اعمال ولتاژ می‌توان الکترون‌ها را بین اتمهایآهن و الکترولیت جابجا کرد. به‌این ترتیب مایع در پلیمر ژل به حرکت در‌می‌آید و ماده را منبسط یا منقبض می‌کند. در نتیجه این فرآیند، خصوصیات نوری ماده تغییر می‌یابد و طیف گسترده‌ای از طول‌موج‌های نور می‌توانند بازتاب شوند.
این گروه تحقیقاتی برای بهبود عملکرد این دستگاه، قالب سیلیسی را در اسید هیدروفلوریک حل کرده است. درنتیجه ریزحفره‌های لانه زنبوری در ماده ایجاد می‌شود که باعث تصفیه مایع الکترولیت می‌شود و درنهایت به‌انتقال سریع‌تر الکترون‌ها می‌انجامد. با این ابتکار، جوهر فوتونیک تابناک‌تر و کارآمد‌تر می‌شود و در عین‌حال، نیاز به‌انرژی نیز کاهش می‌یابد.
نمونه نهایی این محصول تنها با استفاده از 3 ولت انرژی الکتریکی می‌تواند تمام طیف مریی را پوشش داده و در چند ثانیه رنگش را تغییر دهد. 3 ولت انرژی الکتریکی همان مقدار الکتریسیته‌ای است که بیشتر رادیوهای جیبی با استفاده از 2 باتری قلمی از آن استفاده می‌کنند.
این فناوری هم‌اکنون در شرکت کانادایی Opalux در حال توسعه‌است. اوزین معتقد است که محصول اوپالوکس چشم تبلیغاتچی‌ها را گرفته است. جوهر فوتونیک بسیار ارزان‌تر و کم‌مصرف‌تر است و در مقایسه با بیلبوردهای رنگی گران‌قیمت به‌مراتب به‌صرفه‌تر است؛ چنان‌که اوزین باور دارد که برگ برنده این محصول همان قیمت پایین محصول خواهد بود. مزیت جالب جوهر فوتونیک این است که می‌تواند در ساخت اتاق‌ها و حتی ساختمان‌ها به کار رود و با رنگ‌های‌مختلف، به آنها جلوه‌ای ویژه ببخشد.
کارشناسان فناوری جوهر الکترونیک، جوهر فوتونیک را یک "فناوری‌زیبا" می‌دانند. اما برخی از آنان به‌دلیل دشواری تولید صنعتی ساختار ریز ژل استفاده‌شده در دستگاه، به تولید انبوه این محصول شبهه وارد می‌کنند. شرکت اوپالوکس امیدوار است که بتواند با استفاده از فناوری ساخت جوهر فوتونیک، سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر و اصلاح‌شده‌ای را به بازار عرضه کند.
نیچر، 24 دسامبر/ ترجمه: علیرضا نورایی
نظر شما