今天的紙和織物上大多數顏色是用染料或顏料製成。但是顏色也可以通過在納米尺度上修改材料的表面來產生，使表面反射或散射不同頻率的光，並賦予這些材料“結構色彩”。蝴蝶翅膀和鳥類羽毛都是天然呈現結構色彩的材料。在《ACS Nano》上發表的一項新研究中，由南丹麥大學Sergey Bozhevolnyi領導的一個研究小組開發了一種新方法，可以在金屬薄膜上產生明亮的結構顏色，這種方法被稱為近滲透等離子體反射陣列。
博科園-科學科普：該方法利用激光加熱和重塑二氧化硅表面的微小(4納米)金納米島，可能提供一種簡單和廉價的替代光刻納米技術。為了產生不同的顏色，激光功率從1兆瓦調整到10兆瓦。激光功率與不同的加熱量相對應，加熱量改變了金納米島的形狀，使其能夠反射不同顏色的光。低次冪產生黃色，中等次冪產生綠色，高次冪產生紅色。該方法還根據激光的偏振性產生不同的結果(當光波被限制在一定方向上振動時就會發生偏振)。當激光被線性偏振時，只有在相同偏振的光照射下才能清晰地看到顏色。另一方面，圓偏振激光產生與偏振無關的顏色，使用任何偏振光和非偏振光都可以看到。
- SDU標誌的微觀圖像是用結構顏色繪製，是用圓偏振光書寫，用非偏振光觀察。右上角的SEM圖像顯示是納米級結構，不同顏色區域的邊界用白色虛線表示。圖片：Roberts et al. ©2018 American Chemical Society
能夠同時產生對偏振敏感和不受偏振影響的顏色對於不同類型應用是有用的，研究人員希望這種方法可以很容易地大規模應用。研究人員在論文中寫道：近滲透反射面陣列的製作過程非常簡單，只需要連續三次材料沉積(產生光學厚度的金屬反反射面、薄介電間隔和非常薄的半連續金屬薄膜)，因此真正可大規模生產。上述卓越特性的獨特組合，使激光彩色書寫的方法易於實際應用，並可應用於各種應用，從用於安全標記的納米級圖案，到用於裝飾的大規模彩色印刷。
博科園-科學科普｜Lisa Zyga, Phys/©Science X Network
參考期刊文獻:《ACS Nano》
論文DOI: 10.1021/acsnano.8b07541
Cite: arXiv:1808.04556
博科園-傳遞宇宙科學之美
閱讀更多 博科園 的文章
