Il existe enfin une dernière source de couleurs plus difficiles à cataloguer. C’est celles des solutions métalliques colloïdales, ou plus précisément celles produites par de très petites inclusions métalliques dispersées dans une matrice diélectrique. Bien qu’il n’y ait ici aucun pigment au sens conventionnel du terme, le phénomène physique, d’un strict point de vue optique, est identique : il y a absorption d’une partie du spectre visible, et les couleurs ainsi produites sont soustractives. Le phénomène physique – l’absorption par un plasmon de surface – est cependant très différent.

Un plasmon est une oscillation collective de charges électriques sous l’effet d’une onde électromagnétique. Il apparaît donc dans les plasmas gazeux mais également dans les métaux à électrons libres, notamment les métaux nobles comme l'argent, l'or et le cuivre. Si les électrons du métal sont confinés entre les deux faces d’une couche mince ou dans une inclusion, une fréquence de résonance ou mode apparaît, qui entraîne une très forte absorption de l’onde. Cette fréquence dépend de la taille et de la forme de l’inclusion. Si elle se situe dans le spectre visible, elle produira une couleur par absorption analogue à celle d'un pigment.

Ce phénomène de plasmons de surface a été utilisé dans des verres dopés à l'or et à l'argent dès l'époque romaine. La coupe de Lycurgus (IV^e siècle après J-C), conservée au British Museum en est la meilleure illustration. En réflexion elle apparaît d'un rouge profond, tandis que lorsqu'elle est éclairée par l'arrière elle apparaît verte en transmission.

Jacques Lafait et Serge Berthier
Institut des NanoSciences de Paris