Paras vastaus
tl; dr: kyllä tl; dr2: kaikki on läpinäkyvää, jos teet sen tarpeeksi ohueksi, paitsi teoreettinen täydellinen metalli, jota ei ole olemassa tosielämässä.
Vastaamiseksi kysymykseen on määriteltävä, mitä he tarkoittavat ”läpinäkyvällä” ja mitä ”metallilla”. Ensin oletetaan läpinäkyvyys näkyvälle valolle. Jälkimmäisen kohdalla asiat ovat hieman hankalampia, koska ”metalli” tarkoittaa eri asioita eri ihmisille (alla olevan luettelon ei ole tarkoitus olla tyhjentävä):
- Elementit jaksollisen taulukon keskellä
- mikä tahansa elementti tai yhdiste, jolla on metalliresistiivisyys (resistiivisyys tietyn kynnyksen alapuolella)
- elementti tai yhdiste, jolla on elektroniset nauhat, jotka ylittävät Fermin tason
- Fermi-neste
Määritelmän (2) mukaan läpinäkyvät metallit ovat kaikissa kosketusnäyttölaitteissasi. Ei ole kysymys joka johtaa ma Terialista voidaan tehdä läpinäkyvä, kun ne ovat ohuita (kaikki voivat), mutta pikemminkin, mikä optimoi kestävyyden, johtavuuden, valmistettavuuden ja kustannukset. Toistaiseksi ITO on voittanut, mutta toinen läpinäkyvä johdin, jolla on parempi kustannusten optimointi, todennäköisesti tulee tulevaisuudessa hallintaansa.
Yleisesti ottaen irtotavarana oleva metalli heijastaa enimmäkseen alla olevien taajuuksien (tai energian, valon). plasmataajuus ja heijastamaton (helpommin läpinäkyvä) taajuuksille, jotka ylittävät plasmataajuuden. Alla olevaan kuvaan verrattuna näkyvä valo on alueella 1,65-3,26 eV.
Alumiinin teoreettinen (sekä katkoviivat) että kokeellinen (yhtenäinen viiva) heijastavuus. kuvalähde: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
Plasmataajuus (\ metallin omega\_p) saadaan: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} missä N on elektronien määrä tilavuusyksikköä kohti, e on elektronivaraus, \ epsilon\_0 on vapaan tilan läpäisevyys ja m on elektronimassa (yleistettävissä tehokkaaksi massaksi).
Oikeat metallit eivät ole 100\% heijastavia, joten läpinäkyvyys on mahdollisuus ohuille kalvoille. Ottaen huomioon metalliin tulevan näkyvän valotaajuuden (useimmille metalleille näkyvä valo on plasmataajuuden alapuolella), optinen teho pienenee eksponentiaalisesti metallin sisällä, tyypillisellä pituudella \ delta, jota kutsutaan ihon syvyydeksi. Jos metallin koko paksuus on verrattavissa ihon syvyyteen, se näyttää läpinäkyvästä. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} Yllä olevassa yhtälössä \ sigma\_0 on metallin DC-johtavuus, \ omega on valotaajuus ja \ mu\_0 on vapaan tilan magneettinen läpäisevyys. Tyypillisen metallin \ delta on 1-10nm , joten metallin on oltava vain muutaman atomin paksu, jotta se olisi läpinäkyvä.
Jos valotaajuus on plasmataajuuden yläpuolella, voidaan päästä eroon paksummasta metallista – ehkä useita kymmeniä tai satoja nanometrejä (laskeminen on monimutkaisempaa).
Lopuksi ilmeisin tapa metallikalvon paksuuden lisääminen säilyttäen samalla läpinäkyvyys on vähentää johtavien elektronien määrää, N, tilavuusyksikköä kohti. Tämä sekä alentaa tasavirran johtavuutta (\ sigma\_0), mikä lisää ihon syvyyttä ja pienentää plasmataajuutta.
Keskustelin samanlaisista käsitteistä aiemmin täällä, täällä ja täällä.
Ja tässä on katsausartikkeli läpinäkyvistä johtimista: Läpinäkyvien johtimien fysiikka
Vastaus
Kyllä. Läpinäkyviä elektrodeja (metalleja) käytetään nykyään sovelluksissa, joissa tarvitaan alhaista resistiivisyyttä (hyvä johtavuus) mutta hyvää läpinäkyvyyttä. Sovelluksia ovat LED, ohutkalvot ja aurinkokennot. Miksi jotkut metallit ovat läpinäkyviä? Kaksi tekijää: Plasmataajuus ja absorptioreuna .
Läpinäkyvyys voi ajatellaan kuinka materiaali reagoi sähkömagneettisiin aaltoihin (esim. radioaallot, mikroaaltouuni, infrapuna, näkyvä valo, UV). Kun sähkömagneettinen aalto osuu materiaaliin, tapahtuu asioita: heijastus, hajaantuminen ja / tai lähetys.
Materiaalilla on yleensä niin kutsuttu plasmataajuus, joka on sähkömagneettisen aallon taajuus, jolle materiaali lakkaa olemasta läpinäkymätön, alkaa lähettää EM-aaltoa.
Kuten alla olevasta kuvasta näet, käsillä olevan materiaalin heijastavuus on noin 0,9 (90\%) matalilla energioilla (matalilla taajuuksilla). Heti kun energia (taajuus) saavuttaa kriittisen arvon, E = 15,8 eV, heijastavuus heikkenee nopeasti. Tätä kriittistä energiaa vastaava taajuus on plasmataajuus.
Materiaaleissa on myös jotain, jota kutsut poissulkemisreunaksi .Se on tämä taajuus, kun materiaali alkaa yhtäkkiä absorboida EM-aaltoenergiaa ja lopettaa lähettämisen.
Absoprtion Edge = (Energiavaje) / (Planckin vakio h)
Jos materiaali absorboituu, se tarkoittaa, että EM-aallon taajuus on yhtä suuri tai suurempi kuin mitä kutsutaan kaistan aukko ( vähimmäisenergiavaatimus absorptiolle) . Näkyvän valon läpinäkyvyyden takaamiseksi on välttämätöntä, että kaistaväli (absorboinnin vähimmäisenergiavaatimus) on UV-alueella. Tällä tavalla valo ei absorboidu näkyvän valon spektreihin, mikä tekee materiaalista läpinäkyvän näkyvän valon spektrissä.
Metalli, jolla on plasmataajuus IR: ssä ja absorbointireuna UV: ssä, osoittaa avoimuus. Indiumtinaoksidi on esimerkki siitä.