Облик ранних фотографий определили наночастицы

Дагерротип храма в Баальбеке, 1844 год

gallica.bnf.fr/National Library of France

Ученые детально описали взаимодействие со светом металлических наночастиц, которые наделяли характерными свойствами изображения в технике дагерротипии — раннего вида фотографии середины XIX века. Полученные результаты пригодятся как для сохранения оставшихся дагерротипов, которые являются памятниками истории и культуры, так и для разработки новых методов создания цветных изображений, пишут авторы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Люди всегда стремились научиться запечатлевать увиденное как можно точнее. Начиная с XVII века для этого используют технические приспособления, такие как камеры-обскуры, которые позволяли проецировать сцену на бумагу для дальнейшей зарисовки вручную. Однако в создании таких изображений по-прежнему значительную роль играл художник, а их долговременное сохранение было затруднительным.

В XIX веке стало понятно, что для непосредственной и долговечной фиксации изображений необходимо взаимодействие света с веществом, в результате которого свойства последнего необратимо изменяются. Удалось найти несколько подходящих соединений, такие как галогениды серебра, которые стали основой нескольких фотографических техник и по сей день продолжают использоваться в художественной фотографии.

В течение первой половины XIX века появилось множество различных техник фиксации изображения при помощи галогенидов серебра, однако первым методом, получившим широкое распространение и коммерческий успех, была дагерротипия. Этот способ придумал француз Луи Жак Манде Дагер, которые публично представил разработку Французской академии наук в 1839 году. Даже по современным меркам дагерротипы обладают отличным разрешением и динамическим диапазоном. Однако им свойственны и многие проблемы ранних фотографий, такие как невозможность запечатлеть быстрые процессы, так как для создания одного снимка требовалась длинная экспозиция.

С точки зрения науки дагерротипия представляет собой создание цветных изображений при помощи плазмонов — квазичастиц, отвечающих коллективным колебаниям электронов проводимости в металлических наноструктурах. Плазмоны интенсивно взаимодействуют с электромагнитными колебаниями, что определило основной вектор развития плазмоники в последние годы — разработку специальных наноструктур, обеспечивающих специфическое взаимодействие со светом в контролируемом режиме.

В работе под руководством Алехандро Маньявакаса (Alejandro Manjavacas) из Университета Нью-Мексико (США) ученые скомбинировали исследования художественной составляющей дагерротипов с изучением их поверхности на наномасштабе и компьютерным моделированием электромагнитных взаимодействий для детального выяснения свойств плазмонов, обеспечивших фиксацию изображений.

Авторы пришли к выводу, что спектр рассеяния отдельных наночастиц на поверхности дагерротипов состоит из узкого пика в синей и ультрафиолетовой области, а также широкого пика в красной. Именно это определяет особую цветопередачу данных фотографий, которые кажется коричневато-красными при взгляде под углом. Также ученые выяснили, что параметры рассеяния света сильно зависят от морфологии и размера частиц, но не от состава. В частности, уменьшение высоты частиц приводит к смещению спектра в синюю область, в то время как всесторонне увеличение частиц делает рассеянный свет более красным, уширяет спектральные особенности и делает зависимость цвета от угла обзора менее выраженной.

О том, как становление фотографических техник повлияло на науку можно проследить на примере Луны в нашем материале «От Галилея до Гугла»

Тимур Кешелава

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.