Cosa succede quando oro e argento non lo tagliano più? Ti rivolgi a leghe metalliche, che sono ciò che i ricercatori dell'esercito stanno utilizzando per sviluppare nuovi materiali di design con un'ampia gamma di funzionalità per i nostri soldati.

Questo è esattamente ciò che gli scienziati Dr. David Baker e Dr. Joshua McClure del Laboratorio di Ricerca dell'Esercito degli Stati Uniti stanno facendo per alleggerire il carico e migliorare la potenza dei dispositivi del Soldato utilizzati sul campo di battaglia.

La loro ricerca, condotto in collaborazione con la Prof.ssa Marina Leite e il Dott. Chen Gong presso l'Università del Maryland e il Prof. Alexandre Rocha presso l'Universidade Estadual Paulista in Brasile, è stato recentemente presentato sulla copertina del numero del 4 settembre di Materiali ottici avanzati .

Il documento di ricerca, "Ingegneria della struttura della banda mediante lega per fotonica, " si concentra sul controllo delle proprietà ottiche e plasmoniche delle leghe d'oro e d'argento modificando la composizione chimica della lega.

"Abbiamo dimostrato e caratterizzato leghe oro/argento con proprietà ottiche sintonizzate, noti come polaritoni plasmonici di superficie, che può essere utilizzato in una vasta gamma di applicazioni fotoniche, "Ha detto Baker. "Lo sforzo fondamentale ha combinato esperimento e teoria per spiegare l'origine del comportamento ottico delle leghe. Il lavoro evidenzia che la struttura elettronica della superficie metallica può essere ingegnerizzata modificando la composizione chimica della lega, aprendo la strada all'integrazione in molte applicazioni diverse in cui i singoli metalli altrimenti non avrebbero le giuste caratteristiche."

La ricerca si è concentrata sulla combinazione di sforzi sperimentali e teorici per chiarire la struttura elettronica del materiale in lega con implicazioni dirette per il comportamento ottico.

Secondo i ricercatori, le intuizioni acquisite consentono di mettere a punto la dispersione ottica e la capacità di raccolta della luce di questi materiali, che può superare i sistemi fatti di singoli elementi come l'oro.

"Le intuizioni del documento sono utili ai soldati perché possono essere applicate a una varietà di applicazioni tra cui, ma non solo:reazioni fotocatalitiche, applicazioni di rilevamento/rilevazione e laser su scala nanometrica, " McClure ha detto. "Quando sintonizzato correttamente, i materiali in lega integrati possono portare a riduzioni del peso dei dispositivi di raccolta dell'energia, requisiti di alimentazione inferiori per l'elettronica e sensori ottici ancora più potenti."

I ricercatori stanno attualmente esaminando altre leghe metalliche e prevedono che il loro approccio combinato sperimentale e computazionale possa essere esteso ad altri materiali, compresi i sistemi non metallici.

"Il campo della plasmonica consente potenzialmente caratteristiche di cambio di paradigma con applicazioni al combattente di guerra; questo include tutto, dal calcolo, alla raccolta di energia, alla comunicazione, e anche energia diretta, " ha detto Baker. "Tuttavia, i ricercatori in questi campi sono limitati a una manciata di elementi sulla tavola periodica; oro e argento sono due dei più comunemente studiati. Questa mancanza di opzioni limita le proprietà disponibili per lo sviluppo tecnologico. Conoscendo le proprietà ottiche ed elettroniche fondamentali delle leghe, possiamo sviluppare nuovi materiali di design con una gamma più ampia di capacità."

Per i ricercatori, avere il loro lavoro selezionato per essere sulla copertina della rivista è molto eccitante dal punto di vista personale e professionale, e porta alla luce ciò che stanno sviluppando per il successo del futuro Soldato.

Hanno notato che questo riconoscimento evidenzia che la più ampia comunità scientifica riconosce il valore dei loro contributi e della direzione della ricerca, ed è chiaro che i loro metodi e materiali legati stanno diventando sempre più importanti e rilevanti per una varietà di applicazioni fotoniche.