Beste svaret
tl; dr: ja tl; dr2: alt vil være gjennomsiktig hvis du gjør det tynt nok, bortsett fra en teoretisk perfekt metall som ikke eksisterer i det virkelige liv.
For å faktisk svare på spørsmålet, må man spesifisere hva de mener med «gjennomsiktig» og hva de mener med «metall». antar gjennomsiktighet for synlig lys. For sistnevnte er ting litt vanskeligere fordi «metall» betyr forskjellige ting for forskjellige mennesker (listen nedenfor er ikke ment å være uttømmende):
- Elementene midt i det periodiske systemet
- Ethvert element eller forbindelse med metallisk resistivitet (resisitivitet under en viss terskel)
- Et element eller forbindelse med elektroniske bånd som krysser Fermi-nivået
- En Fermi-væske
Per definisjon (2) er gjennomsiktige metaller på alle berøringsskjermenhetene dine. Det handler ikke om som dirigerer ma terial kan gjøres gjennomsiktig når de er tynne (alle kan), men heller hvilken som optimaliserer holdbarhet, ledningsevne, produserbarhet og pris. Så langt vinner ITO, men en annen gjennomsiktig leder med bedre kostnadsoptimalisering vil sannsynligvis ta over i fremtiden.
Mer generelt vil et bulkmetall for det meste reflektere for frekvenser (eller energi, av innfallende lys) nedenfor plasmafrekvensen og ikke-reflekterende (lettere gjennomsiktig) for frekvenser over plasmafrekvensen. Sammenlignet med bildet nedenfor er synlig lys i området 1.65-3.26eV.
Teoretisk (begge prikkede linjer) og eksperimentell (solid linje) reflektivitet av aluminium. bildekilde: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
Plasmafrekvensen (\ omega\_p) av et metall er gitt av: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} der N er antall elektroner per volumsenhet, e er elektronladningen, \ epsilon\_0 er permittivitet for ledig plass, og m er elektronmassen (generaliserbar til en effektiv masse).
Ekte metaller er ikke 100\% reflekterende, så gjennomsiktighet er en mulighet for tynne filmer. Med tanke på synlige frekvenser av lys som faller inn på metallet (for de fleste metaller er synlig lys under plasmafrekvensen), synker den optiske effekten eksponentielt inne i metallet, med en karakteristisk lengde \ delta, som kalles en huddybde. Hvis hele tykkelsen på metallet er sammenlignbar med huddybden, vil den fremstå som gjennomsiktig. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} I ligningen ovenfor er \ sigma\_0 metallets likestrømskonduktivitet, \ omega er frekvensen av lys, og \ mu\_0 er den magnetiske permeabiliteten til ledig plass. For et typisk metall vil \ delta være 1-10nm , så metallet må bare være noen få atomer tykke for å være gjennomsiktig.
Hvis lysfrekvensen er over plasmafrekvensen, kan man komme unna med et tykkere metall – kanskje flere titalls eller hundrevis av nanometer (det er mer komplisert å beregne).
Til slutt, den mest åpenbare måten å øke tykkelsen på en metallfilm mens du opprettholder gjennomsiktigheten er å senke antall ledningselektroner, N, per volumsenhet. Dette vil både senke likestrømskonduktiviteten (\ sigma\_0) som vil øke huddybden og senke plasmafrekvensen.
Jeg diskuterte lignende konsepter tidligere her, her og her.
Og her er en gjennomgangsartikkel om gjennomsiktige ledere: Fysikk av gjennomsiktige ledere
Svar
Ja absolutt. Transparente elektroder (metaller) blir brukt i dag i applikasjoner der lav resistivitet (god ledningsevne) men god gjennomsiktighet er nødvendig. Applikasjonene inkluderer LED, tynne filmer og solceller. Hvorfor noen metaller er gjennomsiktige? To faktorer: Plasmafrekvens og absorpsjonskant .
Transparens kan betraktes som hvordan et materiale reagerer på elektromagnetiske bølger (f.eks. radiobølger, mikrobølgeovn, infrarødt, synlig lys, UV). Når en elektromagnetisk bølge treffer et materiale, skjer ting: Refleksjon, Absoprtion og / eller overføring.
Materialer har en tendens til å ha det som kalles plasmafrekvens, som er frekvensen av den elektromagnetiske bølgen som et materiale slutter å være ugjennomsiktig med, og dermed begynner å overføre EM-bølgen. er rundt 0,9 (90\%) ved lave energier (lave frekvenser). Så snart energien (frekvensen) når en kritisk verdi, E = 15,8 eV, reduseres reflektiviteten raskt. Frekvensen som tilsvarer denne kritiske energien er plasmafrekvensen.
Materialer har også noe du kaller absoprtion edge .Det er den frekvensen når materialet plutselig begynner å absorbere EM-bølgeenergier og slutter å overføre.
Absoprtion Edge = (Energigap) / (Plancks Constant h)
Hvis materialet absorberer, betyr det at frekvensen til EM-bølgen er lik eller større enn det som kalles båndgap ( minimum energibehov for absorpsjon) . For gjennomsiktighet for synlig lys er det nødvendig at båndgapet (minimum energibehov for absorpsjon) ligger innenfor UV-området. På denne måten absorberes ikke noe lys i de synlige lysspektrene, og gjør derfor materialet gjennomsiktig i det synlige lysspektret.
Et metall med en plasmafrekvens i IR og en absorpsjonskant i UV, vil utvise gjennomsiktighet. Indium tinnoksid er et eksempel på det.