受蝴蝶啟發(fā)，科學(xué)家3D打印出彩色的納米結(jié)構(gòu)

圖源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院

Cynandra opis蝴蝶原產(chǎn)于熱帶非洲，它們的翅膀擁有絢麗的色彩。這些是由可見光波長范圍內(nèi)極其復(fù)雜的規(guī)則表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。通過偏轉(zhuǎn)光線，這些結(jié)構(gòu)可以放大或抵消光的各個顏色分量。

近日，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員受該物種的啟發(fā)，通過3D打印技術(shù)，制造出了彩色的納米結(jié)構(gòu)。這個原理，以后可以幫助制作彩屏。

自然界中有許多這種結(jié)構(gòu)著色的例子，包括不規(guī)則的表面結(jié)構(gòu)。但是，Cynandra opis翅膀上的規(guī)則納米結(jié)構(gòu)特別適合使用 3D 打印技術(shù)來進(jìn)行重建。Cynandra opis 結(jié)構(gòu)由兩個相互垂直堆疊的網(wǎng)格層組成，晶格間距約為 1/2 至 1 微米。

通過在 250 納米到 1.2 微米的范圍內(nèi)改變這種晶格間距和晶格棒的高度，研究人員生產(chǎn)出了能夠生成可見光譜所有顏色的 3D結(jié)構(gòu)。

此外，他們還制作了一張尺寸為 2 x 2 微米的多色調(diào)結(jié)構(gòu)的微型圖像。研究人員表示，大規(guī)模生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)也是可以想象的。因為我們可以 3D 打印負(fù)結(jié)構(gòu)作為模板，從而生產(chǎn)出大量復(fù)制品。這意味著，該原理可能適用于制造高分辨率彩色顯示器，例如薄的可彎曲屏幕。

此外，研究人員還指出，納米結(jié)構(gòu)色可以取代當(dāng)今印刷和繪畫中使用的顏料。與傳統(tǒng)顏料相比，結(jié)構(gòu)色具有某些優(yōu)勢：它們持續(xù)時間更長，因為它們在光照下不會褪色，而且更加環(huán)保。

該研究論文題為“Replicating the Cynandra opis Butterfly"s Structural Color for Bioinspired Bigrating Color Filters”，已發(fā)表在Advanced Materials上。

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論文原文：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202109161

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標(biāo)簽： 3D打印 納米結(jié)構(gòu)