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【王龙、黄又举和吴小虎等】多彩光子世界,打开结构色的新视野 |
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火箭军工程大学王龙副教授联合杭州师范大学黄又举教授、山东高等技术研究院吴小虎研究员等人介绍了结构色领域近年来的发展概况,讨论了目前主流的应用场景,指明了未来发展应聚焦智能结构色器件开发、微纳结构数据库、完善从设计到加工的闭环链路并扩宽结构色应用场景。
大自然不仅给人类带来了富饶的物产资源,还提供了丰富的色彩,从物质和精神需求上满足人类的需要。孔雀的羽毛、蛋白石和金龟子等动物,展现出斑斓炫丽的色彩,这都是源自于大自然精美的结构色。他们体表的微纳结构与光相互作用,产生衍射、散射、干涉和选择性反射等现象,从而展现了生动明亮的色彩特征。道法自然,通过人工构筑的微纳结构和序构设计,模仿自然界产生结构色的光子结构,调控光波的传输和响应行为,利用这种光与物质的相互作用,使得结构色的应用已经基本覆盖生活的方方面面,比如,多彩装饰、防伪、印刷、传感等。总之,结构色得益于具有高稳定性、耐久性和环保性的特点,成为有望替代传统色彩的有力竞争方案。
大自然不仅给人类带来了富饶的物产资源,还提供了丰富的色彩,从物质和精神需求上满足人类的需要。孔雀的羽毛、蛋白石和金龟子等动物,展现出斑斓炫丽的色彩,这都是源自于大自然精美的结构色。他们体表的微纳结构与光相互作用,产生衍射、散射、干涉和选择性反射等现象,从而展现了生动明亮的色彩特征。道法自然,通过人工构筑的微纳结构和序构设计,模仿自然界产生结构色的光子结构,调控光波的传输和响应行为,利用这种光与物质的相互作用,使得结构色的应用已经基本覆盖生活的方方面面,比如,多彩装饰、防伪、印刷、传感等。总之,结构色得益于具有高稳定性、耐久性和环保性的特点,成为有望替代传统色彩的有力竞争方案。

图1 结构色的应用

图2 多通道结构色防伪

图3 响应性胶体光子晶体
总结与展望
该综述介绍了结构色领域近年来的发展概况,讨论了目前主流的应用场景,指明了未来发展应聚焦智能结构色器件开发、微纳结构数据库,完善从设计到加工的闭环链路并扩宽结构色应用场景。
该工作得到了陕西省自然科学基金(No. 2024JC-YBMS-291)和陕西省高层次人才特支计划项目(No. 2020-44)的支持。作者特此感谢火箭军工程大学的窦文辉教授在语言润色方面提供的支持和帮助。
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