Melhor resposta
tl; dr: sim tl; dr2: qualquer coisa será transparente se você torná-la fina o suficiente, exceto um metal perfeito teórico que não existe na vida real.
Para realmente responder à pergunta, é preciso especificar o que eles significam por “transparente” e o que significam por “metal”. Para o primeiro, vamos assuma a transparência para a luz visível. Para o último, as coisas são um pouco mais complicadas porque “metal” significa coisas diferentes para pessoas diferentes (a lista abaixo não pretende ser exaustiva):
- Os elementos no meio da tabela periódica
- Qualquer elemento ou composto com resistividade metálica (resistividade abaixo de um certo limite)
- Um elemento ou composto com faixas eletrônicas cruzando o nível de Fermi
- Um líquido Fermi
Por definição (2), metais transparentes estão em todos os seus dispositivos com tela de toque. Não é uma questão de que conduzindo ma terial pode ser feito transparente quando eles são finos (todos eles podem), mas ao invés disso, qual deles otimiza a durabilidade, condutividade, manufaturabilidade e custo. Até agora, o ITO está ganhando, mas outro condutor transparente com melhor otimização de custos provavelmente assumirá no futuro.
Mais geralmente, um metal a granel estará refletindo principalmente para as frequências (ou energia, da luz incidente) abaixo a frequência do plasma e não refletora (mais prontamente transparente) para frequências acima da frequência do plasma. Em comparação com a imagem abaixo, a luz visível está no intervalo 1,65-3,26eV.
Refletividade teórica (ambas as linhas pontilhadas) e experimental (linha contínua) do alumínio. fonte da imagem: http://www.mark-fox.staff.shef.a …
A frequência do plasma (\ omega\_p) de um metal é dado por: \ omega\_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon\_0 m}) ^ {1/2} onde N é o número de elétrons por unidade de volume, e é a carga do elétron, \ epsilon\_0 é a permissividade do espaço livre e m é a massa do elétron (generalizável para uma massa efetiva).
Metais reais não são 100\% reflexivos, então a transparência é uma possibilidade para filmes finos. Considerando as frequências visíveis da luz incidente no metal (para a maioria dos metais, a luz visível está abaixo da frequência do plasma), a potência óptica diminui exponencialmente dentro do metal, com um comprimento característico \ delta, que é chamado de profundidade de pele. Se toda a espessura do metal for comparável à profundidade da pele, ele aparecerá transparente. \ delta = (\ frac {2} {\ sigma\_0 \ omega \ mu\_0}) ^ {1/2} Na equação acima, \ sigma\_0 é a condutividade DC do metal, \ omega é a frequência da luz e \ mu\_0 é a permeabilidade magnética do espaço livre. Para um metal típico, \ delta terá 1-10nm , então o metal deve ter apenas alguns átomos de espessura para ser transparente.
Se a frequência da luz estiver acima da frequência do plasma, pode-se escapar com um metal mais espesso – talvez várias dezenas ou centenas de nanômetros (é mais complicado de calcular).
Finalmente, a maneira mais óbvia de aumentar a espessura de um filme metálico, mantendo a transparência, é diminuir o número de elétrons de condução, N, por unidade de volume. Isso irá diminuir a condutividade DC (\ sigma\_0), o que aumentará a profundidade da pele e diminuirá a frequência do plasma.
Eu discuti conceitos semelhantes anteriormente aqui, aqui e aqui.
E aqui está um artigo de revisão sobre condutores transparentes: Física de condutores transparentes
Resposta
Sim, absolutamente. Eletrodos transparentes (metais) estão sendo utilizados atualmente em aplicações onde baixa resistividade (boa condutividade), mas boa transparência é necessária. As aplicações incluem LED, filmes finos e células solares. Por que alguns metais são transparentes? Dois fatores: Frequência do plasma e limite de absorção .
A transparência pode ser pensado como a forma como um material responde a ondas eletromagnéticas (por exemplo, ondas de rádio, microondas, infravermelho, luz visível, UV). Quando uma onda eletromagnética atinge um material, coisas acontecem: reflexão, absorção e / ou transmissão.
Os materiais tendem a ter o que é chamado de frequência de plasma, que é a frequência da onda eletromagnética até a qual um material deixa de ser opaco e, portanto, começa a transmitir a onda EM.
Como você pode ver na figura abaixo, a refletividade do material em questão está em torno de 0,9 (90\%) em baixas energias (baixas frequências). Assim que a energia (frequência) atinge um valor crítico, E = 15,8 eV, a refletividade diminui rapidamente. A frequência correspondente a esta energia crítica é a frequência do plasma.
Os materiais também têm algo que você chama de borda de absorção .É essa frequência quando o material de repente começa a absorver as energias das ondas EM e para de transmitir.
Limite de absorção = (Intervalo de energia) / (Constante de Planck h)
Se o material absorve, isso significa que a frequência da onda EM é igual ou maior do que o que é chamado de intervalo de banda ( requisito mínimo de energia para absorção) . Para transparência à luz visível, é necessário que o gap (requisito mínimo de energia para absorção) esteja dentro da faixa de UV. Desta forma, nenhuma luz é absorvida no espectro de luz visível, tornando o material transparente no espectro de luz visível.
Um metal com uma frequência de plasma no IV e uma borda de absorção no UV, irá exibir transparência. O óxido de índio e estanho é um exemplo disso.