由彩色微珠组成的新型墨水，通过光驱动分离适应接收光的外观。资料来源:香港大学
头足类动物(触手长在头上的动物)的皮肤在野外表现出非凡的伪装能力。它们的皮肤由色素簇组成，能够检测环境光线设置的变化，并通过色素细胞改变它们的视觉外观。尽管它很复杂，但这种变色的能力基本上依赖于一种机械机制，在桡肌的指导下，颜料颗粒被操纵——折叠或展开。
这一非凡的自然现象为香港大学(港大)化学系唐金耀博士及其研究团队提供了灵感。他们与香港科技大学和厦门大学的科学家合作，开发了一种创新的、波长选择性的智能胶体系统，促进了光控的多维相分离。
该团队通过混合青色、品红和黄色微珠形成动态光致变色纳米团簇，在宏观尺度上实现光致变色。这种宏观的光致变色依赖于光诱导的活性微珠混合物中的垂直相分层，从而导致与入射光谱相对应的彩色微珠的富集。
与现有的变色材料不同，这种新的光致变色胶体群依赖于重新排列现有的颜料，而不是原地产生新的发色团，因此更可靠和可编程。他们的发现为电子墨水、显示器和主动光学伪装等应用提供了一种简单的方法，代表了活性物质领域的重大突破。该研究结果最近发表在权威学术杂志《自然》上。
三维相偏析和光致变色胶体群。a，三元胶体体系中光谱敏感层状偏析的说明，其中不同的照明光谱导致不同的垂直分层。b、红、绿、蓝三种光照射后共聚焦显微镜下三元胶体颗粒的三维分布。SQ2、LEG4和L0敏化的TiO2胶体分别用青色、品红和黄色表示。比例尺:50mm . c，改进型投影仪用于投影设计的彩色图像。d、曝光2min后，光致变色油墨表面出现6个色块。插图:投影图案。标尺:2mm . e，曝光2分钟后，大学标志在光致变色油墨表面显现。比例尺:2毫米厚，曝光2分钟，将光致变色油墨与不同颜色的绘画进行顺序图案。插图:原投影图案。比例尺:2mm。资料来源:香港大学
自驱动活性粒子是模仿微生物在液体中定向游动的微/纳米颗粒。最近，它们在纳米科学和非平衡物理中引起了极大的关注，并正在开发用于潜在的生物医学应用。活性颗粒的主要研究目标之一是开发基于这些颗粒的医疗微/纳米机器人，用于药物输送和非侵入性手术。然而，活性粒子的结构非常简单，其驱动机制和环境感知受到很大限制。
特别是，单个微纳米活性粒子的大小和相对简单的结构限制了在其体内实现功能的复杂性。实现未来应用的挑战和关键是如何使活性粒子在结构简单的情况下具有智能特征。
光动力微游泳者是一种自驱动的活性粒子，最近被开发用于制造可控的纳米机器人，它为生物医学应用和功能新型材料提供了潜力，因为游泳者的活动、对准方向和粒子间的相互作用可以很容易地通过入射光调制。另一方面，光不仅引起微游泳者的光敏运动，而且改变了粒子之间的有效相互作用。
例如，光催化反应可以改变局部的化学梯度场，进而通过扩散游动效应影响邻近粒子的运动轨迹，从而产生远距离的吸引或排斥。
在这项工作中，Tang的团队基于他们之前对光动力微游泳器的研究，设计了一个简单的波长选择性TiO2活性微珠系统。在光激发下，TiO2粒子上的氧化还原反应会产生化学梯度，从而调节粒子间的有效相互作用。
也就是说，可以通过组合不同波长和强度的入射光来控制粒子间的相互作用。通过选择具有不同光谱特征的染料敏化码，可以形成具有不同光敏活性的TiO2微珠。通过混合不同吸收光谱染料的不同TiO2微球，调整入射光谱，实现按需粒子偏析。
实现颗粒相偏析的目的是在微观和宏观两个层面上控制颗粒在液体中的聚集和分散。通过混合具有不同光敏度的微珠，有效地产生了一种新型光敏油墨，可应用于电子纸。其原理类似于头足类动物皮肤中的色素团簇，可以感知环境的光照条件，并通过相应的动作改变周围色素细胞的外观。
“这项研究成果极大地促进了我们对人工活性材料群体智能的了解，并为设计创新的活性智能材料铺平了道路。”唐金耀博士总结道:“有了这一突破，我们期待可编程光致变色墨水的发展，它可以用于各种应用，如电子墨水、显示墨水，甚至是主动光学伪装墨水。”
参考文献:“波长选择性胶体相偏析的光致变色”，作者:郑静，陈景远，金亚康，文彦，穆益江，吴长进，王玉峰，佟鹏杰，李志刚，侯旭，唐金耀，2023年5月17日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 023 - 05873 - 4
本文来自作者[杭圣]投稿，不代表文学号立场，如若转载，请注明出处：https://8ucq.com/wenxuehao/7037.html
评论列表（4条）
我是文学号的签约作者“杭圣”！
希望本篇文章《伪装的未来：模仿头足类动物的变色能力》能对你有所帮助！
本站[文学号]内容主要涵盖：文学号, 名著深析, 创作秘笈, 经典文脉, 诗词鉴赏, 作家故事, 每日文萃, 写作指南, 文本细读, 文学灯塔, 经典重释
本文概览：˂pclass="ddcd-af38-1b02-f3a5 description"˃˂pclass="af38-1b02-f3a5-98bf description"˃由彩色微珠组成的新型墨水，...