偶然發現了一種未知的構建結構色的方法

2020-10-18 煎蛋

澳大利亞的科學家偶然發現了一種不尋常、前所未見的顏色觀測方法。

為了產生這種效果，研究人員將一種非常薄的膜附著到另一片更大的樣品上。在兩種材料連接的地方，電場非常強。

當與「光學幹涉」(不同的光波的相互作用)結合使用時，材料表面會發生散射過程，在不同的照明條件下觀察時會產生明亮的色彩。

這項發現發表在《高級光學材料》雜誌上，拓寬了我們對光的行為和特性的理解，且在傳感技術和安全設備中也有實際應用。

我們如何看待顏色？

世界上大多數材料會顯示出某種顏色，因為它們僅吸收太陽光譜的一部分。例如，樹上的葉子對我們來說是綠色的，因為它們吸收紅色和藍色的光。

但是，由於某些物體，動物和材料的屬性，它們可以不同的方式創建顏色。這些被稱為結構色。

結構色通常是由衍射產生的，當光線從表面反射時相互幹擾，就會發生衍射。水上的彩虹和五顏六色的浮油就是結構色的示例，類似的還有孔雀羽毛和蝴蝶翅膀山驚人的鮮豔色調。

現在有一種新方法

某一天，ARC Exciton科學卓越中心的Eser Akinoglu博士正在使用光學顯微鏡觀察金納米顆粒，出乎意料地注意到實驗樣品正在產生從各個方向都肉眼可見的鮮豔顏色。

Eser向墨爾本大學，CSIRO，華南師範大學和拜羅伊特大學的同事尋求幫助，以解釋這一現象。最終發現了上面介紹的那個機制。

他們製作了可以散射光的薄膜，同時產生了衍射或幹涉。薄膜系統是在較大的金屬鋁樣品上使用氮化矽塗層製成。

通過改變照明條件可以看到不同的顏色。在正常光下，樣品看起來像一面鏡子，幾乎反射所有可見光。但是關閉頭頂燈並僅使用一束光照亮樣品時，就會產生鮮豔的彩虹色。

https://phys.org/news/2020-10-dont-hidden-colours-coincidence.html

相關焦點

  • 時隱時現的「顏色」偶然被發現，生動的彩虹色就有了
    phys.org網站當地時間10月15日報導，澳大利亞墨爾本大學、聯邦科學與工業研究組織和中國華南師範大學的研究人員偶然發現了一種觀察結構色的特殊方法。研究人員將一種薄膜材料附著在另一更大的樣品上，在兩者相連接的地方，電場（電荷的吸引和排斥作用產生的力）非常強大。在「光學幹涉」（不同光波的相互作用）作用下，材料表面會發生散射過程。在不同光照條件下，就會產生明亮的顏色。相關發現已刊登於《高級光學材料》雜誌中。該研究不僅擴展了人類對光特性的理解，還在傳感技術和安全設備等領域有實際應用價值。
  • 可用於眼疾示警的結構色隱形眼鏡傳感器
    ，實時監測乾眼症和高眼壓症高風險人群的生理指標，為相關眼科疾病早發現早治療提供全新思路。對眼科疾病早發現、早幹預、早治療是避免發生嚴重視力損傷的有效方案，特別是淚液分泌量、眼壓等眼科重要生理病理指標的實時監測對於乾眼症、高眼壓症及青光眼等眼科疾病的早期診斷意義重大。然而，檢測淚液分泌量、眼壓等指標的傳統方法往往需專業人員通過專業手段或藉助複雜設備完成，目前尚難實現對相關生理病理指標的實時監測，易導致疾病惡化而影響視力。
  • 結構色:無需色素的神奇呈現
    它是一種稱為「結構色」的色彩呈現技術。其神奇之處，就在於不用任何色素，即可表達出五彩繽紛的色彩來，而且亮度更高、層次感更強、色彩更豐富。    結構色與普通顏色有何不同，其中隱藏著怎樣的科學奧秘？現在，就讓我們來揭開它神秘的面紗。    藏於自然 源於發現    大千世界，五彩繽紛。人類自誕生以來，就對色彩充滿了喜愛。
  • 南京古生物學家從琥珀中發現1億年前昆蟲結構色:這是恐龍見過的顏色
    6日上午，北青-北京頭條記者從中國科學院南京地質古生物研究所副研究員蔡晨陽，其所帶領的團隊在距今約1億年的35枚琥珀中發現了保存較為完好的昆蟲結構色，這些顏色經過了1億年，仍舊呈現出閃亮的金屬光澤。蔡晨陽介紹，這些顏色多接近綠色和藍色，是早期昆蟲適應自然的保護色。據介紹，此類顏色是由昆蟲體內的多層反射膜通過物理方式形成的，與今天金龜子等甲蟲身上的顏色原理一致。
  • 什麼是結構色?
    除了自發光的顏色，生活中的顏色主要包括色素顏色（比如花的顏色），以及結構色（比如孔雀羽毛的顏色）。△ 色素色與結構色我們先來看看色素的顏色。△ 50倍鏡下的光碟但並不是所有結構色都是虹彩色。比如東藍鴝藍色羽毛的顏色也來自結構色，但不會隨觀察角度改變而改變。這種藍色是由無規則的微觀結構使光發生散射造成的。下面我們更深入地了解一下大自然的結構色。第一種結構色產生的機理是光的單層薄膜幹涉，這裡要求薄膜的厚度非常薄。生活中經常看到的例子是油膜在水面的顏色。
  • 合工大張晨初/吳思竹/胡穎合作:幹涉加工結構色表面並應用於柔性...
    研究者們在蝴蝶翅膀和鳥類羽毛的啟發下，發展出一種基於溝槽結構的結構色表面，並應用於柔性執行器運動的實時監測中。 近日，合肥工業大學張晨初副研究員、吳思竹副教授和胡穎研究員等人，在研究中發現一種利用碳層輔助的雷射幹涉光刻(CLIL)，在透明聚二甲基矽氧烷（PDMS）表面製備結構色表面的方法，並將其用於實時監測柔性執行器狀態中。
  • 利用結構色給紡織品染色
    這類新型纖維利用了一種發現於自然界中的現象——結構色；比如某些鳥的羽毛或是甲蟲殼的顏色並不是來自色素，而是來自光與材料的物理結構之間的相互作用。中國蘇州大學的高分子化學家和物理學家張克勤想把這一原理應用於合成纖維中。「基本上，你可以通過設計結構獲得各種不同的顏色，」他說。結構色纖維不僅能避免染料帶來的環境問題，而且應該不會褪色。
  • 寧波材料所等研發新型等離激元結構色材料及製備技術
    與傳統化學顏料、染料相比，等離激元結構色源於材料微納結構與光子的相互作用，因而可克服化學顯色組分複雜、環境汙染且回收難、機械性能和抗老化性較差等問題，在超高解析度顯示、光學生化傳感、防偽加密、光信息存儲等領域應用廣泛。開展等離激元結構色材料、製備技術及顯色機理方面的研究，具有重要的科學研究意義和現實應用意義。　　人工金屬微納結構是產生等離激元結構色的實物載體。
  • 合工大張晨初/吳思竹/胡穎合作：幹涉加工結構色表面並應用於柔性制動器的運動表徵
    研究者們在蝴蝶翅膀和鳥類羽毛的啟發下，發展出一種基於溝槽結構的結構色表面，並應用於柔性執行器運動的實時監測中。近日，合肥工業大學張晨初副研究員、吳思竹副教授和胡穎研究員等人，在研究中發現一種利用碳層輔助的雷射幹涉光刻(CLIL)，在透明聚二甲基矽氧烷（PDMS）表面製備結構色表面的方法
  • 輕輕一壓，拓寬結構色視角：UMass與劍橋團隊源自花瓣的啟發
    在美國麻薩諸塞大學安姆斯特(UMass Amherst)的Crosby研究組工作的陳超博士後與英國劍橋大學合作，開發了一種基於多級褶皺力學的光學結構，實現了對結構色可觀察角度的主動調控。實驗和理論發現，該廣角結構色的多級褶皺僅能在有限條件下形成。若缺失具有幹涉效果的小褶皺，單一的大褶皺不會顯示結構色。對褶皺模式的控制模仿了花瓣的可調節性，從而為理解自然系統表面形貌的形成提供了新的認識，並為可調結構色的控制提供了堅實的基礎。
  • 握在掌中的彩虹之光 一起發現華為P20漸變結構色背後的故事
    而前不久的華為P20系列更是直接在時尚之都巴黎發布，除了業界首次搭載的後置徠卡三攝像頭，還是業界首次搭載漸變結構色手機。華為P20系列手機一經發布，就獲得了歐洲各大權威媒體的盛讚，被譽為新一代手機設計風向標。
  • 是結構色!
    什麼叫做結構色比起結構色，我們更為熟悉的是那些來自色素的顏色，這些色素可以是天然的，也可能是人工合成的。葉綠素和食用色素日落黃的化學結構 | 作者繪製那些不含色素、看起來透明卻也能產生顏色的物體，則是一定是通過特殊的微觀結構形成了結構色。生活中常見的比如吹出來的彩色泡泡，CD的背面；自然界中的不少動物們也擁有結構色，有如蝴蝶的翅膀、孔雀的羽毛。
  • 復旦課題組智能顯示結構色材料研究取得重要進展
    央廣網上海8月13日消息（記者傅聞捷 通訊員李沁園）日前，復旦大學材料科學系教授武利民團隊將直徑為數微米至十幾微米的聚合物膠體微球組裝到普通透明聚合物膠帶的粘膠層上成單層微球陣列，首次報導了一種既具有逆反射、又同時具有隨角異色和隨角不變色的智能響應結構色薄膜材料，揭示了其智能響應結構色形成機理，並探索了其在智能顯示等領域上的應用。
  • 肖淑敏教授團隊在結構色領域取得新進展
    該創新研究利用折射率匹配層與單晶矽超表面相結合，實現了結構色5項參數的一體化突破，這一進展有望為結構色在動態顯示、光學安全和信息存儲等領域的商業化應用帶來新途徑。為了解決這些問題，對不同材料微納結構的設計實現了結構色等技術領域的發展，其中一個重要的方法就是設計實現基於等離子體的結構色，利用光與等離子體納米結構的相互作用，可以實現覆蓋可見光範圍的鮮豔結構色，並且分辯率達到了光學衍射極限。另一個重要的途徑就是利用全介質材料實現的結構色，通常全介質結構色會比等離子體結構色更鮮豔生動，色域面積更大。
  • 一種新的蛋白結構「構建和檢索」方法
    一種新的蛋白結構「構建和檢索」方法 作者：小柯機器人 發布時間：2021/1/7 14:39:18 美國凱斯西儲大學醫學院藥理學系Edward W. Yu研究組取得最新進展。
  • 復旦大學武利民課題組智能顯示結構色材料研究取得重要進展
    然而，現有的自然界或人工合成結構色材料的反射類型基本為漫反射或鏡面反射，很少具有材料表面反射的第三種類型——逆反射，即反射光線射回光源方向的現象。並且，這些結構色材料通常只具有隨角異色或隨角不變色，難以同時兼有隨角異色和隨角不變色的特性。而現有的商業逆反射材料的顏色主要來源於化學顏料，不僅生產和使用過程中汙染嚴重，而且褪色、無智能響應功能。
  • 盤點化學史上的偶然發現
    在科學發展史上，尤其在化學發展史上，有很多發明與發現被人們認為是源於偶然因素，下面列舉幾例。環磺酸鹽(cyclamate，一種作為人工增甜劑的環己基磺酸鹽)和阿斯巴特糖(aspartame，由天門冬胺酸提取的比糖甜100多倍的增甜劑)都是科學研究中的副產品，而糖精(saccharin，比蔗糖甜500倍的增甜劑)則是科學家們在研究煤碳焦油的衍生物時偶然發現的。
  • 結構生色——無需染色的著色方法!
    結構生色——無需染色的著色方法！
  • 科學家發現愛滋病毒最後一種未知結構
    這項由阿拉巴馬大學伯明罕分校(University of Alabama at Birmingham)團隊進行的研究，已經解決了最後的未知蛋白的結構，叫做gp41蛋白的胞質尾，他們希望這將為愛滋病治療的可能療法開闢一些新的研究途徑。自從發現病毒以來，科學家們花了近30年的時間，弄清它的組成部分是什麼，以及它們是如何協同工作來製造這種致命的殺人機器的。
  • 東南大學趙遠錦教授團隊開發出用於可視化柔性電子結構色薄膜
    柔性電子器件在健康監測、傳感皮膚、植入式器件等領域發揮著不可忽視的作用，其中，水凝膠由於其生物相容性、柔韌性以及人體組織般的機械性能而被認為是一種有吸引力的候選材料。通過整合導電填料，如碳納米管（CNT）、石墨烯、金屬納米線和導電聚合物，這些水凝膠可以被賦予更好的電性能。