一種由納米金顆粒構(gòu)成的新型薄膜會(huì)因?yàn)槿魏我环N變形而變色

一種由納米金顆粒構(gòu)成的新型薄膜會(huì)因?yàn)槿魏我环N變形而變色。這種前所未有的性質(zhì)能讓機(jī)器模擬變色龍或章魚(yú)，以及應(yīng)用于其他領(lǐng)域。和其他模仿自然界顏色變化的材料不同，這種材料能對(duì)各種形變比如說(shuō)彎折和扭曲，產(chǎn)生顏色反應(yīng)。覆蓋這種材料的機(jī)器人能進(jìn)入危險(xiǎn)的或人類(lèi)不可能進(jìn)入的空間，通過(guò)外表向我們傳遞信息。

比如說(shuō)，一個(gè)機(jī)器人能進(jìn)入到人類(lèi)難以進(jìn)入的水下細(xì)縫時(shí)，如果機(jī)器人的表面顏色發(fā)生變化，生物學(xué)家就能從中了解到生活在該環(huán)境中的動(dòng)物所承受的壓強(qiáng)。雖然，其他一些材料也能對(duì)形變產(chǎn)生反應(yīng)，但只有這種材料能被打印并程序性地顯示不同的復(fù)雜圖案。加利福尼亞大學(xué)河濱校區(qū)的科學(xué)家制造了這種材料，并將開(kāi)發(fā)的工序整理成論文，發(fā)表在《自然-通訊》雜志上。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，納米材料就是尺寸縮減到極其微小的材料，長(zhǎng)寬大約數(shù)10納米，接近一個(gè)病毒的大小。而當(dāng)金和銀等材料變得很小，它們顯示的顏色將取決于材料的尺寸、形狀和觀察方向?！霸谶@項(xiàng)研究中，我們把金制成納米大小的棒狀結(jié)構(gòu)。如果能讓棒指向特定的方向，我們就能改變它們的顏色，”化學(xué)教授Yadong Yin說(shuō)，“它們朝向一個(gè)方向，可能看上去是紅色的。但轉(zhuǎn)45度后，顏色就可能變?yōu)榫G色?！?/p>

研究面對(duì)的問(wèn)題是如何讓在無(wú)數(shù)納米棒在溶液中懸浮，并讓它們指向同一方向以顯示同一種顏色。他們的解決方式是在金納米棒上焊上更小的磁納米棒。兩個(gè)不同尺寸的納米棒被封裝在一個(gè)高分子保護(hù)層中，這樣它們就能保持并排，而它們的朝向能被磁鐵控制。Yin說(shuō)：“就像你在許多針上方放一個(gè)磁鐵，針就會(huì)指向同一個(gè)方向。這就是我們控制金納米棒顏色的方法?！?/p>

薄膜納米棒的顏色隨扭轉(zhuǎn)而變化。圖片來(lái)源：加利福尼亞大學(xué)河濱分校/ Yadong Yin

當(dāng)納米棒干燥后變?yōu)楸∧ぃ鼈兊某蚓蜁?huì)被固定，不再對(duì)磁鐵產(chǎn)生反應(yīng)。Yin說(shuō)：“但是，如果薄膜是柔軟的，你就能彎曲或扭轉(zhuǎn)它，所以我們?nèi)阅芡ㄟ^(guò)改變朝向，使它們呈現(xiàn)不同的顏色?！逼渌牧媳热绾岚颍谝恍┙嵌扔^察會(huì)是多彩的，從其他方向觀察也能發(fā)現(xiàn)不同的顏色。然而，這些材料的顏色變化依靠的是精確排列的微型結(jié)構(gòu)，較難應(yīng)用于較大的物體。但是，這種新材料能用在各種大小的物體表面，就像用噴漆為房子噴上顏色一樣簡(jiǎn)單。

雖然，這種薄膜最終是想應(yīng)用于未來(lái)的機(jī)器人，但是它也能被應(yīng)用與許多其他的領(lǐng)域。文章的第一作者、加利福尼亞大學(xué)河濱校區(qū)的化學(xué)家Zhiwei Li解釋說(shuō)，這種薄膜還能作為一種防偽標(biāo)志，應(yīng)用在在支票或紙幣上。在普通的光照下，這種薄膜是灰色的，但是當(dāng)你戴上太陽(yáng)鏡或用偏光鏡下觀察，就能看到復(fù)雜的花紋。此外，薄膜的顏色會(huì)因?yàn)閯×业嘏まD(zhuǎn)，出現(xiàn)明顯的變化。

事實(shí)上，能限制這種材料應(yīng)用的是我們的想象力。“藝術(shù)家能用這種材料制作迷人的繪畫(huà)作品，從不同的觀察角度，這些畫(huà)能呈現(xiàn)不同的畫(huà)面，”Li說(shuō)，“如果能看到我們的研究和藝術(shù)結(jié)合起來(lái)，將是很棒的一件事?！?/p>