Migliore risposta
tl; dr: sì tl; dr2: tutto sarà trasparente se lo rendi abbastanza sottile, tranne un teorico metallo perfetto che non esiste nella vita reale.
Per rispondere effettivamente alla domanda, è necessario specificare cosa intendono per “trasparente” e cosa intendono per “metallo”. assumere la trasparenza alla luce visibile. Per questultimo, le cose sono un po più complicate perché “metallo” significa cose diverse per persone diverse (lelenco seguente non vuole essere esaustivo):
- Gli elementi al centro della tavola periodica
- Qualsiasi elemento o composto con resistività metallica (resistenza al di sotto di una certa soglia)
- Un elemento o composto con bande elettroniche che attraversano il livello di Fermi
- Un liquido Fermi
Per definizione (2), i metalli trasparenti sono su tutti i tuoi dispositivi touch screen. Non è questione di che dirigendo ma I materiali possono essere resi trasparenti quando sono sottili (tutti possono farlo), ma piuttosto, il che ottimizza la durata, la conduttività, la producibilità e il costo. Finora ITO sta vincendo, ma in futuro probabilmente subentrerà un altro conduttore trasparente con una migliore ottimizzazione dei costi.
Più in generale, un metallo sfuso rifletterà principalmente le frequenze (o lenergia, della luce incidente) di seguito la frequenza del plasma e non riflettente (più facilmente trasparente) per le frequenze al di sopra della frequenza del plasma. Rispetto allimmagine seguente, la luce visibile è compresa tra 1,65 e 3,26 eV.
Riflettività teorica (entrambe le linee tratteggiate) e sperimentale (linea continua) dellalluminio. fonte immagine: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
La frequenza del plasma (\ omega\_p) di un metallo è dato da: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} dove N è il numero di elettroni per unità di volume, e è la carica dellelettrone, \ epsilon\_0 è la permettività dello spazio libero e m è la massa dellelettrone (generalizzabile a una massa effettiva).
I metalli reali non sono riflettenti al 100\%, quindi la trasparenza è una possibilità per i film sottili. Considerando le frequenze visibili della luce incidente sul metallo (per la maggior parte dei metalli, la luce visibile è inferiore alla frequenza del plasma), la potenza ottica diminuisce in modo esponenziale allinterno del metallo, con una lunghezza caratteristica \ delta, chiamata profondità della pelle. Se lintero spessore del metallo è paragonabile alla profondità della pelle, apparirà trasparente. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} Nellequazione precedente, \ sigma\_0 è la conduttività CC del metallo, \ omega è la frequenza della luce e \ mu\_0 è la permeabilità magnetica dello spazio libero. Per un tipico metallo, \ delta sarà 1-10 nm , quindi il metallo deve avere uno spessore di pochi atomi per essere trasparente.
Se la frequenza della luce è superiore alla frequenza del plasma, si può farla franca con un metallo più spesso, magari diverse decine o centinaia di nanometri (è più complicato da calcolare).
Infine, il modo più ovvio per aumentare lo spessore di una pellicola metallica mantenendo la trasparenza significa diminuire il numero di elettroni di conduzione, N, per unità di volume. Ciò ridurrà sia la conduttività CC (\ sigma\_0) che aumenterà la profondità della pelle e abbasserà la frequenza del plasma.
Ho discusso concetti simili in precedenza qui, qui e qui.
E ecco un articolo di revisione sui conduttori trasparenti: Fisica dei conduttori trasparenti
Risposta
Sì, assolutamente. Gli elettrodi trasparenti (metalli) vengono utilizzati oggigiorno in applicazioni in cui è necessaria una bassa resistività (buona conduttività) ma una buona trasparenza. Le applicazioni includono LED, film sottili e celle solari. Perché alcuni metalli sono trasparenti? Due fattori: frequenza del plasma e bordo di assorbimento .
La trasparenza può essere pensato come il modo in cui un materiale risponde alle onde elettromagnetiche (es. onde radio, microonde, infrarossi, luce visibile, UV). Quando unonda elettromagnetica colpisce un materiale, accadono cose: riflessione, assorbimento e / o trasmissione.
I materiali tendono ad avere quella che viene chiamata frequenza del plasma, che è la frequenza dellonda elettromagnetica fino alla quale un materiale smette di essere opaco, quindi inizia a trasmettere londa EM.
Come puoi vedere nella figura sotto, la riflettività del materiale a portata di mano è di circa 0,9 (90\%) a basse energie (basse frequenze). Non appena lenergia (frequenza) raggiunge un valore critico, E = 15,8 eV, la riflettività diminuisce rapidamente. La frequenza corrispondente a questa energia critica è la frequenza del plasma.
I materiali hanno anche qualcosa che chiami vantaggio di assorbimento .È quella frequenza quando il materiale inizia improvvisamente ad assorbire le energie delle onde EM e smette di trasmettere.
Absoprtion Edge = (Energy gap) / (Costante h di Planck)
Se il materiale assorbe, significa che la frequenza dellonda EM è uguale o maggiore di quella che viene chiamata band gap ( energia minima richiesta per assorbimento) . Per la trasparenza alla luce visibile, è necessario che il band gap (energia minima richiesta per lassorbimento), sia allinterno della gamma UV. In questo modo, nessuna luce viene assorbita negli spettri di luce visibile, rendendo quindi il materiale trasparente negli spettri di luce visibile.
Si presenterà un metallo con una frequenza di plasma nellIR e un bordo di assorbimento nellUV trasparenza. Lossido di indio e stagno ne è un esempio.