Mejor respuesta
tl; dr: sí tl; dr2: cualquier cosa será transparente si lo haces lo suficientemente delgado, excepto un metal perfecto teórico que no existe en la vida real.
Para responder realmente a la pregunta, es necesario especificar qué quieren decir con «transparente» y qué quieren decir con «metal». Para el primero, vamos a asumir la transparencia a la luz visible. Para este último, las cosas son un poco más complicadas porque «metal» significa cosas diferentes para diferentes personas (la lista a continuación no pretende ser exhaustiva):
- Los elementos en el medio de la tabla periódica
- Cualquier elemento o compuesto con resistividad metálica (resistividad por debajo de un cierto umbral)
- Un elemento o compuesto con bandas electrónicas que cruzan el nivel de Fermi
- Un líquido Fermi
Por definición (2), los metales transparentes están en todos sus dispositivos de pantalla táctil. No es una cuestión de que dirigiendo ma Los materiales pueden hacerse transparentes cuando son delgados (todos pueden hacerlo), sino más bien, cuál optimiza la durabilidad, la conductividad, la capacidad de fabricación y el costo. Hasta ahora, ITO está ganando, pero otro conductor transparente con una mejor optimización de costos probablemente se hará cargo en el futuro.
De manera más general, un metal a granel reflejará principalmente las frecuencias (o energía, de la luz incidente) debajo la frecuencia de plasma y no reflectante (más fácilmente transparente) para frecuencias por encima de la frecuencia de plasma. En comparación con la imagen de abajo, la luz visible está en el rango de 1,65-3,26eV.
Reflectividad teórica (ambas líneas de puntos) y experimental (línea continua) del aluminio. fuente de la imagen: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
La frecuencia de plasma (\ omega\_p) de un metal viene dado por: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} donde N es el número de electrones por unidad de volumen, e es la carga del electrón, \ epsilon\_0 es la permitividad del espacio libre y m es la masa del electrón (generalizable a una masa efectiva).
Los metales reales no son 100\% reflectantes, por lo que la transparencia es una posibilidad para películas delgadas. Teniendo en cuenta las frecuencias visibles de la luz incidente sobre el metal (para la mayoría de los metales, la luz visible está por debajo de la frecuencia del plasma), la potencia óptica disminuye exponencialmente dentro del metal, con una longitud \ delta característica, que se denomina profundidad de piel. Si todo el grosor del metal es comparable a la profundidad de la piel, aparecerá transparente. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} En la ecuación anterior, \ sigma\_0 es la conductividad DC del metal, \ omega es la frecuencia de la luz y \ mu\_0 es la permeabilidad magnética del espacio libre. Para un metal típico, \ delta será 1-10nm , por lo que el metal debe tener solo unos pocos átomos de espesor para ser transparente.
Si la frecuencia de la luz está por encima de la frecuencia del plasma, uno puede salirse con la suya con un metal más grueso, tal vez varias decenas o cientos de nanómetros (es más complicado de calcular).
Finalmente, la forma más obvia de Aumentar el grosor de una película metálica mientras se mantiene la transparencia es reducir el número de electrones de conducción, N, por unidad de volumen. Esto reducirá la conductividad de CC (\ sigma\_0), lo que aumentará la profundidad de la piel y reducirá la frecuencia del plasma.
Discutí conceptos similares anteriormente aquí, aquí y aquí.
Y aquí hay un artículo de revisión sobre conductores transparentes: Física de conductores transparentes
Respuesta
Sí, absolutamente. Los electrodos transparentes (metales) se utilizan hoy en día en aplicaciones donde se necesita baja resistividad (buena conductividad) pero buena transparencia. Las aplicaciones incluyen LED, películas delgadas y células solares. ¿Por qué algunos metales son transparentes? Dos factores: Frecuencia de plasma y borde de absorción .
La transparencia puede debe considerarse como la respuesta de un material a las ondas electromagnéticas (por ejemplo, ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, UV). Cuando una onda electromagnética golpea un material, suceden cosas: reflexión, absorción y / o transmisión.
Los materiales tienden a tener lo que se denomina frecuencia de plasma, que es la frecuencia de onda electromagnética hasta la cual un material deja de ser opaco, por lo tanto comienza a transmitir la onda EM.
Como puede ver en la figura siguiente, la reflectividad del material en cuestión es de alrededor de 0.9 (90\%) a bajas energías (bajas frecuencias). Tan pronto como la energía (frecuencia) alcanza un valor crítico, E = 15,8 eV, la reflectividad disminuye rápidamente. La frecuencia correspondiente a esta energía crítica es la frecuencia de plasma.
Los materiales también tienen algo que se llama borde de absorción .Es esa frecuencia cuando el material de repente comienza a absorber energías de ondas EM y deja de transmitir.
Absoprtion Edge = (Brecha de energía) / (Constante de Planck h)
Si el material absorbe, eso significa que la frecuencia de la onda EM es igual o mayor que lo que se llama banda prohibida ( requisito mínimo de energía para la absorción) . Para la transparencia a la luz visible, es necesario que la banda prohibida (requisito mínimo de energía para la absorción) se encuentre dentro del rango UV. De esta manera, no se absorbe luz en los espectros de luz visible, por lo que el material se vuelve transparente en los espectros de luz visible.
Un metal con una frecuencia de plasma en el IR y un borde de absorción en el UV, exhibirá transparencia. El óxido de indio y estaño es un ejemplo de eso.