Ученые Массачусетского технологического института создали меняющую цвет пленку, вдохновленную голографией XIX века.

Яркие цвета в крылья бабочки Или панцирь жука образуется не из молекул пигмента, а из того, как формируются крылья — естественный пример того, что физики называют Фотонные кристаллы. Ученые могут производить свои собственные цветные конструкционные материалы в лаборатории, но может быть сложно масштабировать процесс для коммерческого применения без ущерба для оптической точности.

Теперь ученые Массачусетского технологического института адаптировали голографическую технологию 19-го века для создания пленки, похожей на хамелеон, которая меняет цвет при растяжении. Этот метод можно легко масштабировать, сохраняя наноразмерное оптическое разрешение. Они описывают свою работу в новая бумага Опубликовано в журнале Nature Materials.

В природе хитиновые чешуйки (распространенный полисахарид насекомых) уложены плитками. По сути, они создают файлы дифракционная решетка, за исключением того, что фотонный кристалл будет производить свет определенного цвета или длины волны, тогда как дифракционная решетка будет воспроизводить весь спектр, как призма. Фотонные кристаллы, также известные как материалы с оптической запрещенной зоной, являются «настраиваемыми», что означает, что они точно устроены так, чтобы блокировать определенные длины волн света, пропуская другие. Отрегулируйте структуру, изменив размер плиток, и кристаллы станут чувствительными к разным длинам волн.

Создание структурных цветов, таких как те, что встречаются в природе, является активной областью исследования материалов. Например, приложения для оптического восприятия и визуальной связи могут извлечь выгоду из структурно окрашенных материалов, которые меняют оттенок в ответ на механические воздействия. Существует много методов изготовления таких материалов, но ни один из этих методов не может контролировать структуру в требуемом малом масштабе и масштабировать ее вне лабораторных условий.

Затем соавтор Бенджамин Миллер, аспирант Массачусетского технологического института, наткнулся на выставку по голографии в музее Массачусетского технологического института и понял, что создание голограмм в некотором роде похоже на то, как природа производит структурные цвета. Погрузитесь в историю голографии и узнайте о технике цветной фотографии конца XIX века, изобретенной физиком Габриэлем Липпманном.

как мы я упоминал раньше, Липпманн заинтересовался разработкой метода стабилизации цветов солнечного спектра на фотопластинках в 1886 году, «при котором изображение остается стабильным и может сохраняться при дневном свете без ухудшения». Он достиг этой цели в 1891 году, создав цветные фотографии витражей, чаш с апельсинами и окрашенных попугаев, а также пейзажи и портреты, в том числе портреты.

Процесс цветной фотографии Липпмана включает, как обычно, проецирование оптического изображения на фотопластинку. Капля осуществляется через стеклянную пластину, которая с другой стороны покрыта прозрачной эмульсией мелких зерен галогенида серебра. Существует также зеркало из жидкой ртути, контактирующее с эмульсией, так что проецируемый свет проходит через эмульсию, попадает на зеркало и отражается обратно в эмульсию.