河北
胶体光子玻璃提供了一种无需任何化学染料即可产生鲜艳色彩的有吸引力的方法——但迄今为止，一种棘手的光学效应长期阻碍其产生真正的红色。现在，首尔高丽大学-韩国科学技术研究院（KU-KIST）的Jeon Yuwon及其同事开发了一种新方法，克服了这一限制，产出了覆盖整个可见光谱的明亮稳定色彩。该研究已发表在《美国国家科学院院刊》上。
蓝色干扰
大多数合成颜色由颜料制成：这些化学染料吸收某些波长的光，同时反射其他波长的光。相比之下，“结构色”是由材料内部微小纳米结构的物理排列产生的，这些结构决定了哪些波长的光被反射。
胶体光子玻璃利用这一原理，将纳米颗粒悬浮在松散无序的排列中。当光照射到材料上时，颗粒之间的间距导致某些波长的光比其他波长的光散射得更强，从而不靠染料就能显色。
与化学颜料不同，这些结构不会被阳光漂白，也不会溶解到水中。问题在于，这种尺寸的颗粒也会更强烈地散射较短的蓝色波长——这与天空呈现蓝色的原理类似。这种蓝色背景光会混入反射光中，使得实现鲜艳的红色等长波长色彩尤为困难。
精心设计的纳米颗粒
为了解决这一问题，Jeon的团队精心构造了胶体纳米颗粒，其核心是一个直径仅20纳米的微小金核，外面包裹着二氧化硅壳。他们选择金是因为其具有一种特别有用的光学特性：它能吸收较短波长的光，有效滤除蓝色背景光，避免它干扰反射颜色。
该团队将这些金核二氧化硅壳颗粒悬浮在一种透明树脂中，并特意选用折射率与颗粒本身几乎相同的树脂，从而进一步减少材料内部不必要的散射。这两种效应共同抑制了长期困扰的蓝色泄漏问题。由此，结构的自然颜色（取决于纳米颗粒之间的间距）就能清晰地显现出来。
光谱上的缤纷色彩
这种材料可以直接刷在表面上，用紫外光照一照就变硬，形成一层薄而耐用的薄膜。用230纳米的颗粒时，它只反射红光，颜色红得特别正，即使在直射阳光下也依然鲜艳。把颗粒缩小到差不多180纳米，颜色就变成绿色；再往小调到160纳米，就出来深蓝色了。
最牛的是，不管从哪个角度看，颜色都不变——这点比别的结构色方法强多了。因为颜色是从材料里面透出来的，不是表面涂的那层，Jeon他们团队也觉得这玩意儿特别耐用。
怎么做到大规模生产
团队搞出来的结果，把设计规则弄得更清楚了，能指导在光子玻璃里做出想要的结构色，还指了条明路，让这种结构色涂料能真正跟传统颜料掰掰手腕。因为金子在材料里按重量算只占一丁点儿，他们觉得成本这块儿肯定不是问题——不过他们已经在琢磨更便宜的材料来替换了。
如果他们的方法能在工业规模上复制，Jeon和同事们最终期望它能应用于从长效建筑涂料到防伪材料等广泛领域。
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