Изучить эксперименты Эдмонда Беккереля решили сразу несколько организаций – Национальный музей естествознания Франции, синхротрон SOLEIL и Лаборатория физики тела. По результатам их исследования, тайна цветов, полученных физиком, кроется в особенностях наночастиц серебра. Об этом сообщается в статье журнала Angewandte Chemie International Edition

Эдмонд Беккерель, первое цветное фото, Жозеф Нисефор Ньепс, гелиография
Снимки Эдмонда Беккереля хранятся в Доме-музее Нисефора Ньепса (Сен-Поль-де-Ванс). Жозеф Нисефор Ньепс – создатель гелиографии и один из изобретателей фотографии.

В 1848 году в Музее естественной истории в Париже Эдмонду Беккерелю удалось сделать цветную фотографию солнечного спектра. Эти снимки, которые он назвал «фотохроматическими изображениями», считаются первыми в мире цветными фотографиями. Немногие из них сохранились до наших дней. Во-первых, потому что они чувствительны к свету – быстро выцветают от прямых солнечных лучей. Во-вторых, Беккерель сделал их не так уж много. Потребовалось изобретение других способов получения цветных фотографий, чтобы они стали популярными в обществе.

 

На протяжении более 170 лет природа цветов, полученных Беккерелем, обсуждалась в научном сообществе, но однозначного вердикта не было. Чтобы найти разгадку, перечисленные выше организации сначала создали образцы разных цветов, воспроизведя процесс изготовления снимков французского физика: серебро наносилось на пластину из латуни, которая погружалась в раствор хлорида меди для сенсибилизации (увеличение общей светочувствительности и расширение зоны спектральной чувствительности за пределы естественной). Полученную пластину нужно было промыть, высушить и нагреть, после чего на ней запечатлевался снимок при выдержке на свету.

 

 

После этого ученые стали пересматривать все гипотезы 19-го века, объясняющие успех экспериментов Эдмонда Беккереля, выделив основные три. Конечно, у них было огромное преимущество в сравнении с исследователями позапрошлого столетия – все технологии 21-го века.

фосфороскоп, Александр Эдмон Беккерель, магнетизм
Александр Эдмон Беккерель (1820-1891). Предметы его исследований были весьма разнообразны: действие магнетизма, фосфоричность, термоэлектрические явления. Изобрел прибор для наблюдения кратковременных процессов свечения – фосфороскоп.

Итак, если бы цвета имели отношение к пигментам, образовавшимися во время реакции со светом, химический состав должен был варьироваться от одного цвета к другому. Но ни один из методов спектроскопии этого не показал. Кстати, сам Александр Эдмон Беккерель придерживался именно этой теории.

 

Второй версией была интерференция света – процесс перераспределения интенсивности света в результате наложения нескольких световых волн. Поскольку он напрямую зависит от длины волны, то при интерференции света, содержащего различные спектральные составляющие, например, белого света, происходит разделение этих спектральных составляющих, глазом видимые в случае белого света как радужные полосы.

мыльный пузырь, крыльях бабочек, спектр
Это явление можно наблюдать в тонком слое несмешивающихся жидкостей (например, масла или керосина на поверхности воды), бензине, в мыльных пузырях, на крыльях бабочек и пр.

Если это было бы объяснением опытов Эдмонда Беккереля, то на цветной поверхности должны были бы быть периодические микроструктуры, соответствующие размеру длины волны рассматриваемого цвета. Тем не менее, электронная микроскопия таковых не обнаружила.

 

Третья теория принадлежала Люппо-Крамеру: выдержка пластины на свету приводило к образованию наночастиц серебра разных размеров (за каждый цвет отвечал определенный размер частицы). Современные ученые обнаружили, что это действительно так, и выяснили дополнительные подробности. По мнению авторов исследования, цвет возникает по причине поверхностного плазмонного резонанса на наночастицах серебра, за счет которого поглощается свет на определенной длине волны. На этом этапе происходит два процесса – фотолиз хлорида серебра на наночастицы металлического серебра и перераспределение наночастиц серебра под воздействием света в зависимости от размера и положения относительно частиц хлорида серебра.

 

 

Анализ показал, что форма частиц и их ориентация на всех фотографиях была одинакова, но в зависимости от цвета меняется размер. Он увеличивается при переходе от синего к красному. Например, последний цвет образовывается, если отсутствуют частицы с размерами 30–45 нанометров. Важным фактором является также расположение наночастиц металлического серебра относительно частиц хлорида серебра. Новая конфигурация дает материалу способность поглощать все цвета света, за исключением цвета, который его вызвал, тем самым создавая цвет, который мы видим.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!