分享本文至 E-mail 信箱
學術引用格式
MLA
APA
EndNote(.enw)

金屬奈米粒子 閃耀自訂顏色

哈佛的工程師展示一種新的可調式色彩過濾器(color filter,彩色濾光片),使用光學奈米天線(nanoantennas)達成對顏色輸出的精確控制。

傳統的彩色濾光片只能產生一種固定色彩,然而一個暴露在不同類型光線下的單一主動濾波器(active filter)卻能產生一系列顏色。

這種優勢在電視以及生物成像的應用中有其潛力,甚至有可能被用來創造標記貨幣的隱形安全標籤。這些發現發表在二月號的 Nano Letters 上。

Kenneth Crozier,哈佛工程與應用科學系(SEAS)電機工程副教授,等人改造了金屬奈米粒子的形狀,故其所顯現的顏色與照亮它們的光線的偏振密切相關。奈米粒子可被視為一種天線 — 類似無線通訊所用的天線 — 但其規模非常小,而且在可見光頻率下運作。

“由於奈米科技中的進展,我們能精確控制光學奈米天線的形狀,所以我們能調整它們,使其在不同的顏色與不同的偏振下,做出不同的反應," 共同作者 Tal Ellenbogen 表示,SEAS 博士後研就者。"據此,我們設計了一款新的可調式色彩過濾器。"

在今日電視與監視器中被用來創造顏色的傳統 RGB 濾光片,有一固定的輸出顏色(紅、綠或藍)並透過混色(blending)創造出一種更廣泛的色盤。相較之下,奈米天線過濾器的每一個像素都是動態的,且當偏振改變時能產生不同的顏色。

研究者將這些過濾器封為「色電漿子偏振器(chromatic plasmonic polarizers,CPP)」,因為它們能創造出具均勻色彩的像素,或複雜的圖案,其顏色是位址的函數,會不斷變化。

為了證明這種技術的能力,縮寫字 LSP(localized surface plasmon,局部表面電漿)被創造出來(譯註:請參考原站附圖)。對於非偏振光或是已在 45 度偏振的光,這些字母都是隱形的(灰疊灰)。在 90 度的偏振光下,字母呈現出鮮明的黃,還有藍色的背景,在 0 度時,配色顛倒了。藉由旋轉入射光的偏振,字母會變色,從黃變藍。

“關於這項研究,有點不尋常的地方在於,我們有個會依偏振而產生反應的色彩過濾器," Crozier 說。

研究者展望數種不同的應用:功能性地使用顏色,在顯示器或相機中呈現不同的顏色;或為了生醫成像在組織中展現偏振效應,以及將此技術整合到標籤或紙張裡,以產生安全標籤,能用來標記金錢或其他物體。

雖然要從當前組裝好的樣本看見色彩效應,需經放大,不過大規模的奈米列印技術可用來產生大到足以用肉眼看見的樣本。例如,為了建造一台電視,使用奈米天線的話將需要大量先進工法,不過 Crozier 與 Ellenbogen 表示,那完全可行。

Crozier 相信這個最新的進展,有一部分,採用了生物學的方法來對付顏色產生的問題。

Ellenbogen(諷刺的是,他是色盲)先前研究過視覺皮質的計算模型並且把這樣的知識帶到實驗室。

“色電漿子偏振器結合二種結構,每種都有不一樣的光譜響應,而人眼可將這二種光譜響應的混合視為顏色," Crozier 說。

“我們通常會問,就光譜而論,反應是什麼,而不是就眼睛而論,反應是什麼" Ellenbogen 補充。

原始文獻:Tal Ellenbogen, Kwanyong Seo, and Kenneth B. Crozier
Nano Lett., 2012, 12 (2), pp 1026–1031
doi: 10.1021/nl204257g

資料來源:PHYSORG:Metal nanoparticles shine with customizable color[February 23, 2012 ]

轉載自only-perception


泛科學5月主題徵文:我念XX系,但我現在在做OO

不論是推甄繁星填志願,選科系時,爸爸媽媽阿姨叔叔還有隔壁鄰居總要你想想你要唸的XX系未來出路是什麼。但在這世界好快心好累的時代,我們大學修的很多學分都很難學以致用,「不務正業」、做著跟大學主修乍看沒什麼關係的工作,可能才是常態!

已經出社會的人們啊,你大學念什麼系?現在又正在做什麼?跟我們分享吧!

  1. 請告訴我們:
    • 你是怎麼開始從事這份工作的?大學的訓練跟它有關係嗎?
    • 日常工作內容有哪些?最常面臨的考驗是什麼?
    • 周圍的人/家人對於工作內容有哪些誤解
    • 對於有志從事同業的讀者們有哪些建議
  2. 徵文時間:即日起至 5/31止
  3. 稿酬細節:每篇字數範圍 1500-2000字,如蒙錄用將於投稿一周內回覆,稿酬 1000元整。
  4. 請將文章寄到:contact@pansci.asia


職場玩家看過來,測試你在職場上屬於哪一種人?

現在到泛科學院臉書玩遊戲,就告訴你量身打造的職場進擊攻略,還可以獲得泛科學院的課程折扣碼,而且買課程再送課程!

職場生存戰傳送門:http://bit.ly/2JX19XX

關於作者

妳/你好,我是來自火星的火星人,畢業於火星人理工大學(不是地球上的 MIT,請勿混淆 :p),名字裡有條魚,雖然跟魚一點關係也沒有,不過沒有關係,反正妳/你只要知道我不是地球人就行了... :D

網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策