該技術的潛在的應用包括壓力監(jiān)測繃帶，遮光織物等。
你知道嗎，蝴蝶翅子或甲殼蟲外殼中明亮的彩虹色不是來源于任何色素分子，而是來自翅子的結構 —— 這是物理學家所說的“光子晶體”的一個自然存在的例子，F(xiàn)在，科學家可以在實驗室中制造自己的結構彩色材料，但在不作古光學精度的情況下，將該過程擴大到商業(yè)應用將是一項挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在，麻省理工學院的科學家們采用了一種19世紀的全息攝影技術，開發(fā)出了一種變色龍般的薄膜，這種薄膜在拉伸時可以改變顔色。該方法在保全納米級光學精度的同時，還可以很容易地進行縮放。他們在《自然材料》雜志上發(fā)表的一篇新論文中描述了他們的這項工作。
在自然界中，甲殼素（昆蟲常見的一種多糖）的鱗片像屋頂?shù)耐咂粯优帕小１举|上，它們形成了衍射光柵，只不過光子晶體只産生特定顔色或波長的光，而衍射光柵會産生整個光譜，就像棱鏡一樣。光子晶體也被稱爲光子帶隙材料，它是“可調諧的”，這意味著它們可以精確地阻止某些波長的光，同時讓其他波長的光通過。通過改變“瓦片（鱗片）”的大小來改變結構，晶體就會對不同的波長變得敏銳。
創(chuàng)造像自然界中發(fā)現(xiàn)的結構顔色是材料研究的一個活躍領域。例如，光學傳感和視覺通信應用將受益于結構著色材料，這種材料可以根據(jù)機械刺激改變色調。制造這種材料有幾種技術，但沒有一種方法既能在所需的小規(guī)格上控制結構，又能在實驗室設置之外擴大規(guī)模。
后來，該論文的合著者、麻省理工學院的研究生本杰明·米勒（Benjamin Miller）在麻省理工學院博物館發(fā)現(xiàn)了一個關于全息攝影的展覽，并意識到制作全息攝影在某些方面與自然界產生結構色彩的方法類似。他深入研究了全息攝影術的歷史，了解了物理學家加布里埃爾·李普曼（Gabriel Lippmann）在19世紀末發(fā)明的彩色攝影技術。
上圖：加布裏埃爾·李普曼在索邦大學實驗室從事物理學研究。
1886年，物理學家加布里埃爾·李普曼結束對開發(fā)一種將太陽光譜的顏色固定在照相底片上的方法感興致，“如此圖像就可以保全固定，在日光下也不也許變質。”他在1891年實現(xiàn)了這一目標，創(chuàng)作了一幅彩色玻璃窗、一碗橘子和一只彩色鸚鵡的彩色圖像，以及風景畫和肖像畫 —— 包括一幅自畫像。
李普曼的彩色攝影過程包括像往常一樣將光學圖像投射到感光板上。投影是通過玻璃板完成的，玻璃板的另一面塗有非常細的鹵化銀顆粒的晶瑩乳劑。還有一個與乳劑接觸的液態(tài)汞反照鏡，因此投射的光穿過乳劑，擊中鏡子，並被反照回乳劑中。
由此産生的光幹涉圖案在不同深度曝光乳劑，基本上將乳劑編碼在該幹涉圖案中。曝光幾分鍾後，將板從液態(tài)汞中取出並進行處理。
爲了便于觀看，成品板會被倒置，並在外表附著一個棱鏡，通常使用加拿大香脂粘合劑。然後，用白光從前面以鉛直的角度照亮板子。在平板上任何一點，只要産生薄板的光的波長與入射光的波長相匹配，光線就會被反照向觀看者。其他波長會被銀粒吸收或散射，或者直接穿過乳劑，被平板背面的黑色防反照塗層吸收。
但是，李普曼的方法從未在商業(yè)上流行起來，主假如因為它需要很長的曝光時間，同時沒有辦法制作彩色印刷品。幸運的是，全息材料（由光敏分子組成，在光照射下交聯(lián)形成彩色鏡子）自李普曼的時代以來差不多取得了長足的前進。該項目的合著者馬賽厄斯·科勒（Mathias Kolle）說：“這些現(xiàn)代全息材料的化學反應非常靈敏，只需一臺投影儀，就可以在短時間內完成這項技術。”
該團隊將一種商業(yè)彈性光敏聚合物放在鋁板上，並使用標準的現(xiàn)成投影儀將各種圖像投射到樣品上。制作大型、細節(jié)生動的彩色圖像需要幾分鍾時間。然後，他們剝下全息薄膜並將其粘在黑色彈性矽膠襯底上。
當他們拉伸薄膜時，由于薄膜的拉伸和變薄導致納米級結構重新配置，反照了略有不同的波長，顔色就發(fā)生了變化。薄膜在最薄的地點保全紅色，在較厚的地點變成藍色。另外，將草莓、硬幣或手指等東西壓入紅色薄膜中，會留下細致的綠色印記。
本傑明·米勒表達：“現(xiàn)在，我們在線已經(jīng)掃清了這個擴展障礙，我們在線可以探索這樣的問題：我們在線可以使用這種材料來制造具有類似人類觸覺的機器人皮膚嗎？我們在線可以爲虛擬增強現(xiàn)實或醫(yī)療培訓等創(chuàng)建觸摸傳感設備嗎？我們在線現(xiàn)在看到的是一個很大的領域！
實際上，這些變色薄膜是制作繃帶的理想材料，可以依據(jù)壓力轉變顏色，讓醫(yī)務人員知道他們是否包扎得太緊了 —— 這是治療靜脈潰瘍、壓瘡、淋巴水腫和疤痕等疾病時的一個重要因素。小孩們會喜歡帶著會變色的繃帶，這對兒科醫(yī)生來說也是個福音。這種材料能夠制成大面積的薄片，在服裝和運動裝上的應用前景廣闊。馬賽厄斯·科勒說道：“李普曼的材料甚至不同意他生產出一件 Speedo。而現(xiàn)在，我們可以做一條完整的緊身衣了！
麻省理工學院的研究小組還發(fā)現(xiàn)，通過在攝影過程中傾斜薄膜的角度，可以投射出隱藏的圖像，從而提供了一種編碼秘密信息的方法。在曝光過程中使用紅光會形成一層反照紅外線的薄膜，而紅外線對人類是不可見的。 拉伸生成的薄膜會將圖像變?yōu)榧t色，從而顯示隱藏的圖像。
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