Care culori? Sunt incolore! Știe toată lumea că nanoparticula este mică și lumina o ocolește…
Această afirmație aberantă și semidoctă este una dintre multele explicații care apar în cazul produselor care sunt uneori doar apă chioară, deși, este totuși posibil ca produsele coloidale să fie și incolore. Sau aproximativ incolore.
Realitatea, ca de obicei, nu ține cont de părerile noastre preconcepute, deși uneori este posibil să se potrivească. În ceea ce privește nanoparticulele, și deci metalele coloidale, realitatea este mult mai colorată, datorită unor fenomene specifice. La o adică, de ce este cerul albastru? Doar soarele se vede alb, iar aerul este incolor!
Fenomene similare, numite de „împrăștiere a radiației electromagnetice” au loc asupra particulelor de substanță atunci când au anumite dimensiuni. Lumina în sine nu mai este reflectată sau difractată, așa cum se petrece la dimensiuni mult mai mari (reflexia) sau apropiate (difracția) de lungimea de undă a luminii. În acest caz, atunci când dimensiunea obiectului este mult mai mică decât a radiației electromagnetice, interacțiunea ei cu obiectul are ca obiect absorbții selective, emisii mai mult sau mai puțin coerente, datorită interacțiunii cu electronii de la suprafața particulei. Dacă totuși particulele sunt mult mai mari decât lungimea de undă a luminii, cum ar fi cazul prafului în aer, deși fenomenul de împrăștiere există, el este dat de reflexia luminii pe particulele respective, dar acest caz nu îl luăm acum în considerare, deoarece nanoparticulele nu intră în această categorie.
Acest fenomen de împrăștiere este pus relativ ușor în evidență în cazul suspensiilor de nanoparticule, prin efectul Tyndall, după cum se poate vedea în fotografia de mai jos.
În vid, aer sau apă distilată, lumina cu lungimi de undă în spectrul vizibil nu suferă fenomenul de împrăștiere suficient de intens pentru a putea fi văzută. Dacă însă există particule în apa respectivă, ele se vor vedea ca în figură. Acesta este și cazul nanoparticulelor, care au în plus proprietatea de a nu se depune intervale extrem de mari de timp, spre deosebire de particulele cu dimensiuni mari.
Fiecare nanoparticulă are un domeniu preferențial în care interacționează cu radiația electromagnetică. Tipul de interacțiune variază, de la absorbții atomice (caracteristice inclusiv pentru metalele sub formă atomică), la rezonanța plasmonică sau alte tipuri de împrăștieri, tipice pentru nanoparticulele metalice. Ca atare, nanoparticulele diferitelor metale au curbe diferite de absorbție, în funcție de dimensiuni, formă și, desigur, de structura atomică a metalului respectiv.
Majoritatea acestor maxime de absorbție/împrăștiere sunt în spectrul ultraviolet, însă în cazul câtorva metale sunt în spectrul vizibil. Aceasta face ca atunci când lumina trece prin ele să prezinte o anumită culoare.
În cazul aurului, culorile cele mai uzuale sunt precum cele prezentate în figura de la începutul articolului.
Această proprietate a nanoparticulelor de aur era cunoscută încă din Evul Mediu și era utilizată, ca și în cazul argintului, la preparararea unor coloranți specifici pentru sticlă sau produse ceramice.
Iată și o fotografie pentru cazul argintului:
Trebuie să precizăm din nou că nu doar dimensiunea, ci și forma este determinantă în astfel de culori: discuri, bastonașe, tetraedre, sfere (căci se pot obține forme variate de particule, în funcție de procesul de producție): fiecare vor genera chiar la dimensiuni asemănătoare, culori diferite.
Atât în cazul argintului, cât și în cazul aurului, la dimensiuni de sub 1-2 nm, acestea devin transparente. Cu toate acestea, ele nu sunt propriu-zis transparente, având maximele de absorbție în ultraviolet, dar absorbind într-o anumită măsură și relativ constant și în restul spectrului electromagnetic, astfel încât pot să apară gri atunci când concentrația o permite. Aceste dimensiuni de nanoparticula nu sunt însă întâlnite decât rar și nu se pot stabiliza foarte ușor. AquaNano este un astfel de produs, care este stabil datorită metodei de obținere și a concentrației relativ reduse (5-30 ppm, spre deosebire de concentrațiile uzitate în mediul industrial sau biotehnologic, care sunt cuprinse într-o gamă uzuală de 100-1000 ppm, la care stabilizarea se face polimeric).
Vom mai posta fotografii și în cazul altor metale coloidale, deși în puține cazuri ele au alte culori decât gri (cuprul este un altfel de caz rar).
