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據美國每日科學網站日前報道，這種新型材料是由英國南安普敦大學和德國達姆施塔特塑料研究所共同開發的，它把天然和人造光學效果結合在一起，實際上是讓物體精確改變顏色的一種新途徑。

 

這些“塑料蛋白石薄膜”屬于一種名為光子晶體的物質。光子晶體由許多微小的重復單元組成，其感光特性通常有很大的差別，導致很寬的“光子頻帶隙”。

 

跟其他人造蛋白石結構一樣，塑料蛋白石薄膜也能“自組裝”。在自組裝過程中，微粒子自己組裝成一種規則的結構。不同波長的光會向不同方向折射。

 

多年來，光子晶體因各種實際應用引起人們極大興趣，特別是在光纖通信方面。光子晶體還可以作為有毒且昂貴的布匹染料和墻面涂料的潛在替代品。光子晶體的許多商用潛力尚未挖掘出來，因為用光子晶體制造的人造薄膜顏色在很大程度上取決于觀察角度。

 

自然界也有天然光子晶體，但從不同角度可以看到的顏色比較固定。蛋白石、蝴蝶翅膀、某些種類甲蟲以及孔雀羽毛都有許多按一定規則排列的小孔。盡管這些天然結構幾乎跟人造制品一模一樣，但顏色卻比人造制品深得多。

 

科學家認為，人造和天然光子晶體的工作原理一樣：晶格結構造成光從表面反射時其顏色隨反射角度而變化。然而，英國南安普敦大學研究人員鮑姆貝格懷疑，自然結構有選擇地散射光而不是簡單地反射光。

 

鮑姆貝格和他的同事研制出把人造光子晶體的精確結構和天然光子晶體結構的反光效果結合在一起的塑料蛋白石。這種塑料蛋白石薄膜由在三維空間疊起來的塑料小球組成，在塑料小球中間還包含微小的碳納米粒子，從而光不只是在塑料小球和周圍物質之間的邊緣區反射，而且也在填在這些塑料小球之間的碳納米粒子表面散射。這就大大加深了薄膜的顏色。只要控制塑料小球的體積，就能產生只散射某些光譜頻率的光的物質。

 

英德科學家合作解決了規模生產問題。德國達姆施塔特塑料研究所開發出一種適用于光子晶體的制造程序，能大量生產塑料蛋白石薄膜。

 

鮑姆貝格說，這種薄膜延展性很好，且在拉伸時顏色改變，因為拉伸這種動作改變了組成晶格結構的塑料小球之間的距離。這就使塑料蛋白石薄膜具有廣泛應用的潛力，其中包括用于食品包裝和防偽識別，甚至還可以用于國防領域。