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“金属异色蝴蝶”以假乱真:中科院苏州纳米所开发“双面神”电致变色器件

2021-03-19 12:58 前瞻网   

 

“金属异色蝴蝶”以假乱真:中科院苏州纳米所开发“双面神”电致变色器件

一些蝴蝶种类,例如橙色橡树叶(Kallima inachus)与翅膀的腹侧(后侧)相比,其翅膀的背侧(前侧)具有明显不同的颜色,这有助于从捕食者中伪装蝴蝶并吸引潜在的同伴。但是,很少有人造材料,设备和技术可以长时间模仿这种差异色。氧化钨材料作为典型的无机电致变色材料(电致变色指材料在外加电场的作用下发生颜色和透明度的可逆变化),由于其良好的热稳定性和化学稳定性,使其具有较高的商业化前景。然而,单一颜色变化(无色-蓝色之间切换)难以满足一些场景对色彩绚丽器件的需求,限制其进一步应用推广。因此,探索基于无机材料的多彩电致变色技术对电致变色领域发展具有重要意义。

近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员赵志刚团队基于前期对于氧化钨材料多彩电致变色技术的研究,发现这种基于氧化钨材料的法布里-珀罗谐振腔结构的电致变色器件可实现丰富的颜色调控。

团队开发了一种新型的“双面神”(Janus)结构的双面电致变色器件,该器件在施加不同电压后,其一侧的显色状态与另一侧显着不同。该器件正反两侧表现出强烈的颜色不对称性,当施加电压进一步调制时,其一侧着色状态与另一侧着色状态明显不同,会产生更丰富的不对称颜色变化,这与传统的电致变色器件所具有的对称颜色变化特性有较大差别。这是通过将具有复杂折射率的光学薄(4–8 nm)金属层(例如由钨,钛,铜或银组成的层)插入典型的电致变色结构中来实现的。

“金属异色蝴蝶”以假乱真:中科院苏州纳米所开发“双面神”电致变色器件

(图片摘自论文)

为了更好、更有趣地展示这种新型“双面神”多彩电致变色技术,科研人员受自然界枯叶蝶的启发(其背侧与腹侧颜色不对称),制作出一个人工枯叶蝶器件来展示这种独特的“双面神”特性。这只人工蝴蝶的背侧和腹侧翅膀表面呈现出不同颜色,当它合上翅膀时,腹侧表现出暗淡的棕褐色,像一片干燥的叶子,可以帮助躲避捕食者;当它张开翅膀时,可以呈现出绚丽的颜色且可实现色彩转变。

该研究对新型电致变色器件的设计和构建提供了全新思路。未来,研究将立足于把这种器件的不对称颜色扩展到红外光谱(热辐射),并为这种新型电致变色器件探索各种新的应用场景。

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责任编辑: 4114RWL

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