Wat gebeurt er als goud en zilver het gewoon niet meer redden? Je wendt je tot metaallegeringen, die gebruiken legeronderzoekers om nieuwe designermaterialen te ontwikkelen met een breed scala aan mogelijkheden voor onze soldaten.

Dit is precies wat wetenschappers Dr. David Baker en Dr. Joshua McClure van het U.S. Army Research Laboratory doen om de last te verlichten en de kracht van Soldier-apparaten die op het slagveld worden gebruikt te vergroten.

Hun onderzoek, uitgevoerd in samenwerking met Prof. Marina Leite en Dr. Chen Gong aan de Universiteit van Maryland en Prof. Alexandre Rocha aan de Universidade Estadual Paulista in Brazilië, stond onlangs op de omslag van het nummer van 4 september van Geavanceerde optische materialen .

Het onderzoeksrapport, "Band Structure Engineering door legering voor fotonica, " richt zich op de controle van de optische en plasmonische eigenschappen van goud- en zilverlegeringen door de chemische samenstelling van de legering te veranderen.

"We hebben goud/zilverlegeringen gedemonstreerd en gekarakteriseerd met afgestemde optische eigenschappen, bekend als oppervlakteplasmonpolaritonen, die kan worden gebruikt in een breed scala aan fotonische toepassingen, " Baker zei. "De fundamentele inspanning combineerde experiment en theorie om de oorsprong van het optische gedrag van de legeringen te verklaren. Het werk benadrukt dat de elektronische structuur van het metalen oppervlak kan worden gemanipuleerd door de chemische samenstelling van de legering te veranderen, de weg vrijmaken voor integratie in veel verschillende toepassingen waar individuele metalen anders niet de juiste eigenschappen hebben."

Het onderzoek was gericht op het combineren van experimentele en theoretische inspanningen om de elektronische structuur van het gelegeerde materiaal op te helderen met directe implicaties voor het optische gedrag.

Volgens de onderzoekers is de verkregen inzichten stellen ons in staat om de optische dispersie en het lichtoogstvermogen van deze materialen af ​​te stemmen, die beter kunnen presteren dan systemen die zijn gemaakt van afzonderlijke elementen zoals goud.

"De inzichten van de paper zijn nuttig voor Soldiers omdat ze kunnen worden toegepast op een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder:maar niet beperkt tot:fotokatalytische reacties, detectie/detectie en lasertoepassingen op nanoschaal, "Zei McClure. "Als het goed is afgesteld, de geïntegreerde gelegeerde materialen kunnen leiden tot vermindering van het gewicht van apparaten voor het oogsten van energie, lagere stroomvereisten voor elektronica en nog krachtigere optische sensoren."

De onderzoekers kijken momenteel naar andere metaallegeringen en verwachten dat hun gecombineerde experimentele en computationele benadering kan worden uitgebreid naar andere materialen, inclusief niet-metalen systemen.

"Het veld van plasmonica maakt mogelijk paradigmaverschuivende kenmerken mogelijk met toepassingen voor de oorlogsjager; dit omvat alles van berekening, tot energiewinning, naar communicatie, en zelfs gerichte energie, "Zei Baker. "Echter, onderzoekers op deze gebieden zijn beperkt tot een handvol elementen op het periodiek systeem; goud en zilver zijn twee van de meest bestudeerde. Dit gebrek aan opties beperkt de beschikbare eigenschappen voor technologieontwikkeling. Door de fundamentele optische en elektronische eigenschappen van legeringen te kennen, we kunnen nieuwe designermaterialen ontwikkelen met een breder scala aan mogelijkheden."

Voor de onderzoekers, dat hun werk wordt geselecteerd om op de omslag van het tijdschrift te komen, is zowel persoonlijk als professioneel erg spannend, en brengt aan het licht wat ze ontwikkelen voor het succes van de toekomstige soldaat.

Ze merkten op dat deze erkenning benadrukt dat de bredere wetenschappelijke gemeenschap de waarde van hun bijdragen en onderzoeksrichting erkent, en het is duidelijk dat hun methoden en gelegeerde materialen steeds belangrijker en relevanter worden voor een verscheidenheid aan fotonische toepassingen.