Najlepsza odpowiedź
tl; dr: yes tl; dr2: wszystko będzie przezroczyste, jeśli zrobisz je wystarczająco cienkie, z wyjątkiem teoretycznie idealny metal, który nie istnieje w prawdziwym życiu.
Aby właściwie odpowiedzieć na to pytanie, należy sprecyzować, co rozumieją przez „przezroczysty”, a co przez „metal”. zakładaj przezroczystość dla światła widzialnego. W tym drugim przypadku sytuacja jest nieco trudniejsza, ponieważ „metal” oznacza różne rzeczy dla różnych osób (poniższa lista nie jest wyczerpująca):
- Elementy w środku układu okresowego
- Dowolny pierwiastek lub związek o rezystywności metalicznej (oporność poniżej pewnego progu)
- Pierwiastek lub związek z pasmami elektronowymi przekraczającymi poziom Fermiego
- Płyn Fermi
Z definicji (2) przezroczyste metale znajdują się na wszystkich urządzeniach z ekranem dotykowym. To nie jest kwestia który prowadzi m. in Terial można uczynić przezroczystym, gdy są cienkie (wszystkie mogą), ale raczej optymalizuje to trwałość, przewodność, możliwość wytwarzania i koszt. Jak dotąd ITO wygrywa, ale w przyszłości prawdopodobnie przejmie go inny przezroczysty przewodnik o lepszej optymalizacji kosztów.
Mówiąc bardziej ogólnie, metal luzem będzie odbijał głównie częstotliwości (lub energię padającego światła) poniżej częstotliwości plazmy i nieodblaskowe (bardziej przejrzyste) dla częstotliwości powyżej częstotliwości plazmy. W porównaniu z obrazkiem poniżej, światło widzialne mieści się w zakresie 1,65-3,26eV.
Teoretyczny (linie kropkowane) i eksperymentalny (linia ciągła) współczynnik odbicia aluminium. źródło obrazu: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
Częstotliwość plazmy (\ omega\_p) metalu jest określona wzorem: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} gdzie N to liczba elektronów na jednostkę objętości, e to ładunek elektronu, \ epsilon\_0 to przenikalność wolnej przestrzeni, a m to masa elektronu (uogólniona na masę efektywną).
Rzeczywiste metale nie odbijają w 100\%, więc przezroczystość jest możliwa w przypadku cienkich warstw. Biorąc pod uwagę widzialne częstotliwości światła padającego na metal (dla większości metali widzialne światło jest poniżej częstotliwości plazmy), moc optyczna maleje wykładniczo wewnątrz metalu o charakterystycznej długości \ delta, która nazywana jest głębokością skóry. Jeśli cała grubość metalu jest porównywalna z głębokością naskórka, będzie on wyglądał na przezroczysty. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} W powyższym równaniu \ sigma\_0 to przewodnictwo stałe metalu, \ omega to częstotliwość światła, a \ mu\_0 to przenikalność magnetyczna wolnej przestrzeni. W przypadku typowego metalu \ delta będzie wynosić 1-10nm , więc metal musi mieć tylko kilka atomów grubości, aby był przezroczysty.
Jeśli częstotliwość światła jest wyższa niż częstotliwość plazmy, można uciec z grubszym metalem – może kilkadziesiąt lub setek nanometrów (obliczenie jest bardziej skomplikowane).
Wreszcie najbardziej oczywisty sposób Zwiększenie grubości warstwy metalu przy zachowaniu przezroczystości ma na celu zmniejszenie liczby elektronów przewodzących N na jednostkę objętości. Spowoduje to zarówno obniżenie przewodnictwa DC (\ sigma\_0), co zwiększy głębokość skóry i obniży częstotliwość plazmy.
Omówiłem podobne koncepcje wcześniej tutaj, tutaj i tutaj.
I tutaj jest artykuł przeglądowy na temat przezroczystych przewodników: Fizyka przezroczystych przewodników
Odpowiedź
Tak, zdecydowanie. Przezroczyste elektrody (metale) są obecnie wykorzystywane w zastosowaniach, w których wymagana jest niska rezystywność (dobra przewodność), ale dobra przezroczystość. Zastosowania obejmują diody LED, cienkie folie i ogniwa słoneczne. Dlaczego niektóre metale są przezroczyste? Dwa czynniki: Częstotliwość plazmy i krawędź absorpcji .
Przezroczystość może należy traktować jako reakcję materiału na fale elektromagnetyczne (np. fale radiowe, mikrofale, podczerwień, światło widzialne, UV). Kiedy fala elektromagnetyczna uderza w materiał, zdarzają się różne rzeczy: odbicie, absoprcja i / lub transmisja.
Materiały mają zazwyczaj tak zwaną częstotliwość plazmy, , która jest częstotliwością fali elektromagnetycznej, do której materiał przestaje być nieprzezroczysty, a tym samym zaczyna transmitować falę elektromagnetyczną.
Jak widać na poniższym rysunku, współczynnik odbicia materiału pod ręką wynosi około 0,9 (90\%) przy niskich energiach (niskie częstotliwości). Gdy tylko energia (częstotliwość) osiągnie wartość krytyczną, E = 15,8 eV, współczynnik odbicia gwałtownie spada. Częstotliwość odpowiadająca tej krytycznej energii to częstotliwość plazmy.
Materiały mają również coś, co nazywasz absoprtion edge .To ta częstotliwość, kiedy materiał nagle zaczyna absorbować energię fal elektromagnetycznych i przestaje nadawać.
Krawędź absoprycji = (Przerwa energetyczna) / (Stała Plancka h)
Jeśli materiał pochłania, oznacza to, że częstotliwość fali elektromagnetycznej jest równa lub większa niż tak zwana pasmo wzbronione ( minimalne zapotrzebowanie na energię do absorpcji) . Aby zapewnić przezroczystość dla światła widzialnego, konieczne jest, aby pasmo wzbronione (minimalne zapotrzebowanie na energię do absorpcji) znajdowało się w zakresie UV. W ten sposób żadne światło nie jest pochłaniane w widmie światła widzialnego, co powoduje, że materiał jest przezroczysty w widmach światła widzialnego.
Metal o częstotliwości plazmy w podczerwieni i krawędzi absorpcji w UV będzie przezroczystość. Przykładem jest tlenek cyny indu.