¿Es teóricamente posible tener metales transparentes?

tl; dr: sí
tl; dr2: cualquier cosa será transparente si la haces lo suficientemente delgada, excepto un metal perfecto teórico que no existe en la vida real.

Para responder realmente a la pregunta, es necesario especificar qué quieren decir con “transparente” y qué quieren decir con “metal”. Para el primero, supongamos transparencia a la luz visible. Para este último, las cosas son un poco más complicadas porque “metal” significa cosas diferentes para diferentes personas (la lista a continuación no pretende ser exhaustiva):

1. Los elementos en el medio de la tabla periódica.
2. Cualquier elemento o compuesto con resistividad metálica (resistividad por debajo de cierto umbral)
3. Un elemento o compuesto con bandas electrónicas que cruzan el nivel de Fermi
4. Un líquido Fermi

Por definición (2), los metales transparentes están en todos sus dispositivos de pantalla táctil. No es una cuestión de qué material conductor se puede hacer transparente cuando son delgados (todos ellos pueden), sino cuál optimiza la durabilidad, la conductividad, la capacidad de fabricación y el costo. Hasta ahora, ITO está ganando, pero otro conductor transparente con una mejor optimización de costos probablemente se hará cargo en el futuro.

De manera más general, un metal a granel se reflejará principalmente para frecuencias (o energía, de luz incidente) por debajo de la frecuencia de plasma y no refleja (más fácilmente transparente) para frecuencias por encima de la frecuencia de plasma. En comparación con la imagen de abajo, la luz visible está en el rango de 1.65-3.26eV.

Reflexión teórica (ambas líneas punteadas) y experimental (línea continua) de aluminio. fuente de la imagen: http: //www.mark-fox.staff.shef.a …

La frecuencia del plasma ([math] \ omega_p [/ math]) de un metal viene dada por:
[matemáticas] \ omega_p = (\ frac {Ne ^ 2} {\ epsilon_0 m}) ^ {1/2} [/ matemáticas]
donde N es el número de electrones por unidad de volumen, e es la carga de electrones, [math] \ epsilon_0 [/ math] es la permitividad del espacio libre ym es la masa de electrones (generalizable a una masa efectiva).

Los metales reales no son 100% reflectantes, por lo que la transparencia es una posibilidad para películas delgadas. Considerando las frecuencias visibles de la luz incidente en el metal (para la mayoría de los metales, la luz visible está por debajo de la frecuencia del plasma), la potencia óptica disminuye exponencialmente dentro del metal, con una longitud característica [matemática] \ delta [/ matemática], que se denomina piel profundidad. Si todo el grosor del metal es comparable a la profundidad de la piel, aparecerá transparente.
[matemáticas] \ delta = (\ frac {2} {\ sigma_0 \ omega \ mu_0}) ^ {1/2} [/ matemáticas]
En la ecuación anterior, [math] \ sigma_0 [/ math] es la conductividad DC del metal, [math] \ omega [/ math] es la frecuencia de la luz, y [math] \ mu_0 [/ math] es el magnético permeabilidad del espacio libre. Para un metal típico, [math] \ delta [/ math] será de 1-10 nm , por lo que el metal debe tener solo unos pocos átomos de grosor para ser transparente.

Si la frecuencia de la luz está por encima de la frecuencia del plasma, se puede escapar con un metal más grueso, tal vez varias decenas o cientos de nanómetros (es más complicado de calcular).

Finalmente, la forma más obvia de aumentar el grosor de una película de metal mientras se mantiene la transparencia es reducir el número de electrones de conducción, N, por unidad de volumen. Esto reducirá la conductividad de CC ([matemática] \ sigma_0 [/ matemática]), lo que aumentará la profundidad de la piel y disminuirá la frecuencia del plasma.

Discutí conceptos similares anteriormente aquí, aquí y aquí.

Y aquí hay un artículo de revisión sobre conductores transparentes: Física de conductores transparentes.

Puede que solo se esté refiriendo a conductores transparentes , como en “transportará una corriente, pero la luz la atraviesa dentro de un amplio rango de longitudes de onda ópticas”.

No solo es teóricamente posible, es una pieza de tecnología comúnmente aplicada. Saluda al óxido de estaño indio.

ITO a menudo se usa para hacer recubrimientos conductores transparentes para pantallas como pantallas de cristal líquido, pantallas planas, pantallas de plasma, paneles táctiles y aplicaciones de tinta electrónica. Las películas delgadas de ITO también se utilizan en diodos orgánicos emisores de luz, células solares, recubrimientos antiestáticos y blindajes EMI. En diodos orgánicos emisores de luz, ITO se utiliza como el ánodo (capa de inyección de agujeros).
Las películas ITO depositadas en los parabrisas se utilizan para descongelar los parabrisas de los aviones. [1] El calor se genera aplicando voltaje a través de la película.

Imagen de Mobile Dev Design

Interesante pregunta. No, un metal tan transparente no es posible. Los metales son conductores de electricidad. Como resultado de esto, las ondas electromagnéticas de la longitud de onda de la luz no pueden penetrarla. La teoría es complicada e interesante y no sé lo suficiente sin investigar mucho para actualizar mis conocimientos.

Si. El aluminio transparente existe actualmente.