发表在《先进材料》期刊上的一篇通讯文章中,Shinya Yoshioka, Yukikazu Takeoka及他们的合作者们选择了斯特勒蓝鸦的结构色作为他们设计的灵感来源。

VA:基于非晶态胶体阵列的仿生型结构着色材料

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颜色并非像看上去那么简单。你是否曾经思考过斯特勒蓝鸦那一身明亮的蓝色羽毛或者闪蝶的金属光泽的蓝翅膀是源于什么? 这些都是当可见光与具有短程或长程有序的纳米结构材料相互作用时而产生的所谓“结构色”。闪蝶的翅膀阐明了这一现象—它们翅膀颜色的鲜艳度会随着位于翅膀背面的造色结构下方黑色素的含量而急剧变化。 研究人员对模仿这些自然界中存在的光学现象并用于制备颜料和染料颇有兴趣。 发表在《先进材料》期刊上的一篇通讯文章中,Shinya Yoshioka, Yukikazu Takeoka及他们的合作者们选择了斯特勒蓝鸦的结构色作为他们设计的灵感来源。 作者们采用逐层法制备了具有亚微米尺寸,精细球状的非晶阵列的二氧化硅纳米胶体颗粒。带负电荷的二氧化硅层通过带正电荷的聚(二烯丙基二甲基氯化铵) (PDDA)结合在一起并吸附到含有碳黑的石英板表面。扫描电子显微镜和可见光光谱表明(该合成结构)是一种短程有序且均匀的胶体非晶阵列结构。当阵列的厚度增加到15层时,沉积在黑色基底上的二氧化硅颗粒聚合体的颜色比沉积在透明板上的聚合体颜色更加鲜明。随着二氧化硅层的厚度增加, 颜色饱和度下降并呈现白色。作者们测定出该二氧化硅层的最佳厚度为介于1到2微米之间,与斯特勒蓝鸦身上的角蛋白层的厚度相当。另外,他们还表明这种合成材料和斯特勒蓝鸦羽毛一样,无论从哪个角度观察到的颜色均一致。 这种人造结构的颜色可通过使用不同尺寸的硅纳米颗粒来改变。例如,直径为260纳米的颗粒显绿色,直径为300纳米的颗粒则显紫红色。沉积在透明基底上的胶体颗粒阵列的颜色饱和度还可以通过调整两个层叠的偏振片的朝向以控制背景黑度来进行调整。当把一个偏振片放在与线性偏振光呈90度的位置时,背景为黑色;而当偏振片与偏振光平行时则产生强烈的背向散射光。 欲了解更多信息,请访问《先进材料》的主页。