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发信人: TexasPotato (德州小土豆), 信区: Optics
标 题: 激光直写可控制结构颜色
发信站: 水木社区 (Sat Aug 16 17:53:12 2025), 站内
自然界中一些最炫目的展品是由结构色彩创造的,微米尺度的表面结构创造出绚丽多彩的光的移动图案。现在,爱尔兰的研究人员已经设计出一种制造微结构的单步工艺,该工艺可以产生任何可见波长的结构颜色(Adv.Mater.,doi:10.1002/adma.202504116该技术能够高精度地产生彩色图像,在光子学、传感和生物医学工程中开辟了多种应用。
结构显色显微组织
先前的研究表明,胶体颗粒自发地排列成三维晶格,可以产生明亮的结构颜色。然而,反射光的波长取决于自组装晶格中的颗粒之间的间隔,这是难以控制的,并且一旦胶体晶体已经形成,就不能以任何精度改变。
在这项新的工作中,研究人员将直接激光书写与自组装相结合,创造出复杂的微观结构,可以在整个可见范围内产生结构颜色。聚合物纳米粒子首先分散在溶剂中以形成胶体晶体,胶体晶体在玻璃池中冷却后形成光致抗蚀剂薄膜。然后聚焦激光束驱动光致抗蚀剂内的局部化学反应,从而可以制造出具有高保真度的复杂3D结构。
研究人员相信,这项技术可以适用于不同类型的纳米粒子,这将使制造变色传感器成为可能,这种传感器可以对光、温度或磁场等外部刺激做出反应。
在这种干燥状态下,微结构没有结构颜色,但一旦水合,它们就会反射所有可见波长的光。改变制造参数使研究人员能够精确控制粒子之间的间距,较小的分离使反射光谱向较低的波长移动。对微结构内的3D排序的模拟证实,组合的制造工艺使得颗粒间间隔能够在所有三维中变化,其中晶格层之间的垂直间隔对结构颜色具有最大的影响。
亮丽的可编程色彩
作为概念验证,研究人员对直接激光写入程序进行了编程,以创建蜂鸟从花中提取花蜜的3D微观结构。通过改变整个设计中的制造参数,该团队创建了明亮多彩的场景表示。都柏林圣三一学院和AMBER(爱尔兰高级材料和生物工程研究中心)的团队负责人Colm Delaney说:“我们现在有一种方法可以微调纳米结构,以反映明亮的可编程颜色。”
研究人员相信,这项技术可以适用于不同类型的纳米粒子,这将使制造变色传感器成为可能,这种传感器可以对光、温度或磁场等外部刺激做出反应。该团队目前正在研究这种反应灵敏的设备是否可以用来追踪体内的生化变化。
图片:一种精确控制3D微结构制造的新型制造方法允许在多个波长下产生结构颜色 [Colm Delaney、都柏林三一学院和琥珀]
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