«Неоновые тетры могут управлять своими ярко окрашенными полосами, изменяя угол наклона крошечных пластинок в их коже», – говорит Чих-Хао Чанг, доцент кафедры механики и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина и автор статьи о работе.
«Для этого экспериментального исследования мы создали материал, демонстрирующий аналогичную способность», – говорит Чжирень Луо, доктор философии.D. студент NC State и первый автор статьи. «В частности, мы показали, что можем изменить цвет материала, используя магнитное поле для изменения ориентации массива наноколонн."
Изменяющий цвет материал состоит из четырех слоев. Силиконовая подложка покрыта полимером, в который встроены наночастицы оксида железа. Полимер включает в себя регулярный ряд пьедесталов шириной в микрон, благодаря чему полимерный слой напоминает кирпич LEGO®.
Средний слой представляет собой водный раствор, содержащий свободно плавающие наночастицы оксида железа. Этот раствор удерживается прозрачной полимерной крышкой.
Когда под подложкой прикладывается вертикальное магнитное поле, оно вытягивает плавающие наночастицы в столбцы, выровненные над пьедесталами.
Изменяя ориентацию магнитного поля, исследователи могут изменять ориентацию столбцов наночастиц. При изменении угла наклона колонн изменяется длина волны света, которая наиболее сильно отражается материалом; в практическом плане материал меняет цвет.
«Например, мы смогли изменить воспринимаемый цвет материала с темно-зеленого на неоново-желтый», – говорит Луо.
«Вы можете изменить базовый цвет материала, управляя массивом опор на полимерной подложке», – говорит Чанг. "Следующие шаги для нас включают точную настройку геометрии массивов столбцов для улучшения чистоты цветов.
Мы также планируем работать над разработкой интегрированных электромагнитов, которые позволили бы более программируемые изменения цвета."
Исследователи работают над целью разработки приложений, от отражающих дисплеев до динамического камуфляжа.
Работа выполнена при поддержке Агентства перспективных оборонных исследовательских проектов в рамках гранта W911NF-15-1-0108; и Национальный научный фонд, грант 1552424.