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379d72dee0531704e075915c95c96d7e 傳統顏料雖然色彩鮮豔,但卻會隨著時間推移而逐漸褪色。哈佛大學最近發表新的「光子顏料(photonic pigments)」技術,具備特殊結構的粒子能「放大」特定波長的光譜,進而讓觀察者看到不同顏色的光。此技術可創造出永不褪色的優勢,更不會有任何有毒合成染料的疑慮。

哈佛大學工程應用科學系近期發表了新的「光子顏料(photonic pigments)」技術,創造出無毒、永不褪色的染料,主要原理採用與光碟片、肥皂泡泡、蛋白石相似的「結構色(Structural color)」技術。傳統結構色需要將分子排列成特定晶體圖案,才能發散出特定波長光譜,而哈佛提出的新技術能以無序性方式產生非虹彩結構(Non-iridescent)微型膠囊,只要改變膠囊各顆粒的平均距離,就能改變顯示的顏色。

▲內含分子顏料的微型膠囊隨著時間逐漸乾燥,其內部顆粒的間距也逐漸縮小,可看出未乾燥前重現紅色,而乾燥後則維持黃色。

在自然界中鳥類羽毛是結構色的最好示範,多數鳥類羽毛的結構都是由特定圖樣組成,但屬於傘鳥屬(Cotinga)的鳥類羽毛卻缺乏特定圖案,而成為哈佛 Vinothan N. Manoharan 教授實驗室的研究目標。此外,一般結構色都具備虹彩(iridescent)特性,即從不同角度觀看,能得到彩虹般各種顏色的變換效果。但哈佛發表的光子顏料不具備虹彩效果,未來將有機會應用在顯示器及顏料領域。

▲只要控制膠囊內的顆粒間距,就能產生不同顏色的效果。

環顧生活週遭,油墨、染料或各種化妝品的的顏色來自於吸收特定波長的光,並將剩餘的顏色反射回觀察者眼中。隨著時間推移,材料不斷吸收能量並導致分子鍵結被破壞,這也是物體逐漸褪色的主因。

▲傳統油墨染料是藉由吸收能量、發散特定光譜,讓觀察者辨認出各種顏色。(圖片來源:wiki

另一種發色方式稱為「結構色(Structural color)」,藉由物體內部結構引發光波散射、干涉或衍射等作用,令觀察者感受到顏色;不同的特殊結構將產生不同顏色,若要以人工重現各種特殊結構是目前結構色的困難之處。新發表的光子顏料只需顧慮到內部顆粒間的平均距離,就能產生各種不同顏色,讓未來顯示科技帶來新的希望。

資料來源:Gizmodo

 

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