伯明翰大学 基于耦合模理论的从宽带吸收到带限反射/透射的无序系统
信用:自然通信(2020)
DOI: 10
1038/s 14467-020-15349-y 科学家们已经开发出一种方法，通过利用受自然启发的无序图案，从可用光谱中提取更丰富的调色板，这些图案通常被视为黑色
我们在自然界中看到的颜色通常来自纳米尺度的图案，这些图案以特定的方式反射光线
例如，一只蝴蝶的翅膀看起来可能是蓝色的，因为翅膀表面的微小凹槽只会反射蓝光
然而，当表面呈现黑色或白色时，通常是因为纳米结构完全无序，导致所有的光要么被吸收，要么被反射
由伯明翰大学领导的一组研究人员现在已经找到了一种方法来控制光线通过这些无序的表面产生鲜艳的颜色
该团队包括德国慕尼黑大学和中国南京大学的同事，他们将这种方法与艺术家们已经开发了几个世纪的技术进行了比较
其中最著名的例子是四世纪的罗马吕库古杯，由玻璃制成，当光线从前面照射到杯子上时，杯子呈现绿色，而当光线从后面照射到杯子上时，杯子呈现红色
在现代的进步中，研究小组展示了一种精细控制这种效果的方法，以产生非常精确的色彩再现
图像中不同的颜色在平版上用不同厚度的透明材料(如玻璃)来表示
在此之上，研究人员沉积了无序层——在这种情况下，由随机的金纳米粒子簇组成
最后，在这一层下面，研究小组放置了一面镜子来形成一个透明的空腔
该空腔能够在内部捕获光粒子或光子
光子在腔内表现得像波，在光刻表面下以不同的频率共振，并根据每个波的长度释放不同的颜色
通过使用这种技术，该小组能够复制出一幅色彩精确的中国水彩画
首席研究员张爽教授解释说:“自然产生颜色的不同方式真的很迷人
如果我们能有效地利用它们，我们就能打开一个比我们所见过的更丰富、更生动的颜色宝库
" 合著者Dr
刘长旭补充道:“在物理学中，我们习惯于认为纳米制造中的随机性是不好的，但在这里我们表明，在某些特定的应用中，随机性可以导致优于有序结构
此外，我们产生的随机结构中的光强度非常强——我们可以将其用于其他物理领域，如新型传感技术
"
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