哈佛大学发表光子颜料技术,具有永不褪色、完全无毒等特点
传统颜料虽然色彩鲜艳,但却会随着时间推移而逐渐褪色。哈佛大学最近发表新的“光子颜料(photonic pigments)”技术,具备特殊结构的粒子能“放大”特定波长的光谱,进而让观察者看到不同颜色的光。此技术可创造出永不褪色的优势,更不会有任何有 毒合成染料的疑虑。
哈佛大学工程应用科学系近期发表了新的“光子颜料(photonic pigments)”技术,创造出无毒、永不褪色的染料,主要原理采用与光碟片、肥皂泡泡、蛋白石相似的“结构色(Structural color)”技术。传统结构色需要将分子排列成特定晶体图案,才能发散出特定波长光谱,而哈佛提出的新技术能以无序性方式产生非虹彩结构(Non- iridescent)微型胶囊,只要改变胶囊各颗粒的平均距离,就能改变显示的颜色。
▲内含分子颜料的微型胶囊随着时间逐渐干燥,其内部颗粒的间距也逐渐缩小,可看出未干燥前重现红色,而干燥后则维持黄色。
在 自然界中鸟类羽毛是结构色的最好示范,多数鸟类羽毛的结构都是由特定图样组成,但属于伞鸟属(Cotinga)的鸟类羽毛却缺乏特定图案,而成为哈 佛 Vinothan N. Manoharan 教授实验室的研究目标。此外,一般结构色都具备虹彩(iridescent)特性,即从不同角度观看,能得到彩虹般各种颜色的变换效果。但哈佛发表的光子 颜料不具备虹彩效果,未来将有机会应用在显示器及颜料领域。
环顾生活周遭,油墨、染料或各种化妆品的的颜色来自于吸收特定波长的光,并将剩余的颜色反射回观察者眼中。随着时间推移,材料不断吸收能量并导致分子键结被破坏,这也是物体逐渐褪色的主因。
▲传统油墨染料是藉由吸收能量、发散特定光谱,让观察者辨认出各种颜色。(图片来源:wiki)
另 一种发色方式称为“结构色(Structural color)”,藉由物体内部结构引发光波散射、干涉或衍射等作用,令观察者感受到颜色;不同的特殊结构将产生不同颜色,若要以人工重现各种特殊结构是目 前结构色的困难之处。新发表的光子颜料只需顾虑到内部颗粒间的平均距离,就能产生各种不同颜色,让未来显示科技带来新的希望。