L'oro è generalmente considerato un metallo lucido, tuttavia, nella sua forma porosa, l'oro appare effettivamente opaco e nero. Le superfici dell'oro nanoporoso sono ruvide e il metallo perde la sua lucentezza. Michel Bosman dell'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering e collaboratori hanno ora dimostrato sperimentalmente che l'ottusità è una conseguenza del modo in cui la luce in ingresso si accoppia agli elettroni sulla superficie dell'oro.

Un raggio di luce che colpisce il metallo può far oscillare all'unisono tutti gli elettroni sulla superficie. Se la luce si trova all'interno di una banda stretta appropriata di lunghezze d'onda, viene assorbito dalla superficie e crea particelle ibride di semimateria note come polaritoni plasmonici di superficie (SPP). Bosman e il suo team hanno dimostrato che l'assorbimento a banda stretta di molti SPP su una superficie può combinarsi per fornire le caratteristiche di alto assorbimento a banda larga dei materiali nanoporosi. “Le nostre misurazioni mostrano che questi materiali non sono affatto neri se osservati da vicino; sono davvero molto colorati, ” spiega Bosman. “Ci appaiono neri solo perché li guardiamo da lontano, dove su una vasta area sono stati assorbiti tutti i diversi colori.”

Questi effetti causati dagli SPP si verificano a livello sub-micron. Per questa ragione, i metodi di imaging ottico convenzionali non offrono la risoluzione necessaria per visualizzare direttamente gli SPP. In risposta, il team ha utilizzato tecniche di imaging basate su fasci di elettroni. Lanciando elettroni sulla superficie e misurando l'energia che perdono durante la loro interazione con il materiale, Bosman e il suo team sono stati in grado di calcolare l'energia necessaria per creare un SPP, e da questo potevano dedurre la lunghezza d'onda della luce che avrebbe assorbito.

I ricercatori hanno scansionato il loro fascio di elettroni su entrambi i film d'oro e d'argento, che ha permesso loro di generare una mappa bidimensionale che mostra sia la lunghezza d'onda della luce assorbita in un punto particolare, sia la geometria della superficie locale (vedi immagine). La forma e le dimensioni variabili dei nanopori hanno dato origine a SPP che assorbono la luce a un'ampia gamma di lunghezze d'onda.

Il concetto potrebbe portare a una migliore efficienza di conversione dell'energia nei dispositivi fotovoltaici. “Questi risultati mostrano che è possibile disegnare il colore di un film d'oro o d'argento, "dice Bosman. “Sarà, Per esempio, essere possibile assorbire in modo più efficiente l'energia della luce solare, sintonizzando l'assorbimento della luce dell'oro o dell'argento su quello dello spettro solare”.