Fiskeinspireret materiale skifter farve ved hjælp af nanokolonner

Inspireret af neon-tetrafiskens blinkende farver, forskere har udviklet en teknik til at ændre farven på et materiale ved at manipulere orienteringen af ​​nanostrukturerede søjler i materialet.

"Neon-tetraer kan kontrollere deres farvestrålende striber ved at ændre vinklen på små blodplader i deres hud, " siger Chih-Hao Chang, en lektor i mekanisk og rumfartsteknik ved North Carolina State University og tilsvarende forfatter til et papir om arbejdet.

"Til denne proof-of-concept undersøgelse, vi har lavet et materiale, der viser en lignende evne, " siger Zhiren Luo, en ph.d. studerende ved NC State og første forfatter af papiret. "Specielt, Vi har vist, at vi kan ændre materialets farve ved at bruge et magnetfelt til at ændre orienteringen af ​​en række nanosøjler."

Det farveskiftende materiale har fire lag. Et siliciumsubstrat er belagt med en polymer, der er blevet indlejret med jernoxidnanopartikler. Polymeren inkorporerer en regelmæssig række af mikron-brede piedestaler, få polymerlaget til at ligne en LEGO klods. Mellemlaget er en vandig opløsning indeholdende fritflydende jernoxidnanopartikler. Denne opløsning holdes på plads af et gennemsigtigt polymerdæksel.

Når et lodret magnetfelt påføres under substratet, det trækker de flydende nanopartikler i søjler, justeret over piedestalerne. Ved at ændre magnetfeltets orientering, forskere kan ændre orienteringen af ​​nanopartikelsøjlerne. Ændring af vinklen på søjlerne forskyder bølgelængden af ​​lys, der reflekteres stærkest af materialet; rent praktisk, materialet skifter farve.

"For eksempel, vi var i stand til at ændre den opfattede farve af materialet fra mørkegrøn til neongul, " siger Luo.

"Du kan ændre grundlinjefarven på materialet ved at kontrollere rækken af ​​piedestaler på polymersubstratet, " siger Chang. "De næste trin for os omfatter finjustering af geometrien af ​​søjlearrays for at forbedre renheden af ​​farverne. Vi planlægger også at arbejde på udviklingen af ​​integrerede elektromagneter, der ville give mulighed for mere programmerbare farveskift."

Forskerne arbejder hen imod målet om at udvikle applikationer lige fra reflekterende skærme til dynamisk camouflage.

Papiret, "Magnetisk aktiveret dynamisk iridescens inspireret af Neon Tetra, " er offentliggjort i tidsskriftet ACS Nano .