加州大学河滨分校伊克巴尔·皮塔尔瓦拉 信用:CC0公共领域 想象一下，如果你呼吸中或指尖周围的水蒸气在商业产品——智能手机、笔记本电脑、昂贵的酒类——上显示出不可见的图案，那么这些图案可以验证产品的真实性，并有助于防伪工作
想象一下，如果快速、稳定和可逆的颜色转换可以在固体中容易地开发出来，在彩色显示器、标牌、传感器和信息加密中打开有希望的应用
由加州大学河滨分校的化学家领导的一个团队，通过首次制造银纳米粒子或银纳米粒子的“等离子体”颜色可转换薄膜，使这种幻想更接近现实
到目前为止，纳米粒子的这种颜色变化主要是在液体中实现的，限制了它们的实际应用潜力
领导该研究小组的化学系教授殷亚东说:“固体薄膜中等离子体颜色的快速可逆调节，到目前为止是一个挑战，在许多应用中有很大的希望。”
“我们的新工作将等离子体金属纳米粒子带到了颜色转换应用的前沿
" 研究结果发表在Angewandte Chemie国际版
该研究论文已被《华尔街日报》指定为重要论文
等离子体振子 等离子体金属纳米粒子，如金和银，具有特殊的光学性质，因为它们能有效地吸收和散射特定波长的光
它们的颜色可以通过改变单个粒子之间的距离来改变——尹的研究小组利用这一特性开发了等离子体颜色转换膜
研究人员在玻璃基板上涂了一层硼酸钠或硼砂
然后他们将银纳米粒子喷洒在硼砂上形成薄膜
尹解释说，每个银纳米粒子的表面都有封闭配体，它们引入了银纳米粒子之间的距离
如果没有配体提供的缓冲液，纳米粒子会聚集在一起
化学课 在有水或湿气的情况下，硼砂会变成硼酸并释放出氢氧根离子
这些离子“去质子化”配体的一个化学基团，导致失去一个质子，并在银纳米粒子上增加一个负电荷
排斥力将带负电的纳米粒子相互推开
粉红色的纳米粒子获得了新的粒子间距离，使它们反射出不同的颜色:黄色
当水分被去除后，硼酸通过捕获羟基离子转化回硼砂，引发配体化学基团的质子化
这导致配体上的表面电荷减少，削弱了银纳米粒子之间的排斥力，导致它们相互靠近并聚集
随着粒子间距离的缩短，AgNP薄膜的颜色从黄色变回粉红色，显示出完全的可逆性
“通过这种机制，我们可以在有或没有水分的情况下快速实现AgNP薄膜的等离子体颜色转换，”尹说
“在我们的实验中，我们将AgNP薄膜暴露在相对湿度为80%的湿气中，发现薄膜的颜色从粉色变为红色、橙色，最后变为黄色
" 指尖 尹的团队利用人类手指周围高达100%的相对湿度，发现AgNP薄膜可以随着指尖的靠近而改变颜色
尹说:“这为信息加密和产品认证提供了一种方便、快速、无接触的方法。”
“通过光刻工艺，各种高分辨率图案可以有效地加密在AgNP胶片中，然后在暴露于人体呼吸或指尖的湿气时解密
其他可预见的应用包括安全通信和热量实时环境或健康监测
" 尹的研究小组发现，在超过1000个周期的等离子体颜色转换过程中，对水分敏感的AgNP薄膜表现出可逆性和可重复性
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