一种由纳米金颗粒构成的新型薄膜会因为任何一种变形而变色

一种由纳米金颗粒构成的新型薄膜会因为任何一种变形而变色。这种前所未有的性质能让机器模拟变色龙或章鱼，以及应用于其他领域。和其他模仿自然界颜色变化的材料不同，这种材料能对各种形变比如说弯折和扭曲，产生颜色反应。覆盖这种材料的机器人能进入危险的或人类不可能进入的空间，通过外表向我们传递信息。

比如说，一个机器人能进入到人类难以进入的水下细缝时，如果机器人的表面颜色发生变化，生物学家就能从中了解到生活在该环境中的动物所承受的压强。虽然，其他一些材料也能对形变产生反应，但只有这种材料能被打印并程序性地显示不同的复杂图案。加利福尼亚大学河滨校区的科学家制造了这种材料，并将开发的工序整理成论文，发表在《自然-通讯》杂志上。

简单来说，纳米材料就是尺寸缩减到极其微小的材料，长宽大约数10纳米，接近一个病毒的大小。而当金和银等材料变得很小，它们显示的颜色将取决于材料的尺寸、形状和观察方向。“在这项研究中，我们把金制成纳米大小的棒状结构。如果能让棒指向特定的方向，我们就能改变它们的颜色，”化学教授Yadong Yin说，“它们朝向一个方向，可能看上去是红色的。但转45度后，颜色就可能变为绿色。”

研究面对的问题是如何让在无数纳米棒在溶液中悬浮，并让它们指向同一方向以显示同一种颜色。他们的解决方式是在金纳米棒上焊上更小的磁纳米棒。两个不同尺寸的纳米棒被封装在一个高分子保护层中，这样它们就能保持并排，而它们的朝向能被磁铁控制。Yin说：“就像你在许多针上方放一个磁铁，针就会指向同一个方向。这就是我们控制金纳米棒颜色的方法。”

薄膜纳米棒的颜色随扭转而变化。图片来源：加利福尼亚大学河滨分校/ Yadong Yin

当纳米棒干燥后变为薄膜，它们的朝向就会被固定，不再对磁铁产生反应。Yin说：“但是，如果薄膜是柔软的，你就能弯曲或扭转它，所以我们仍能通过改变朝向，使它们呈现不同的颜色。”其他材料比如蝴蝶翅膀，在一些角度观察会是多彩的，从其他方向观察也能发现不同的颜色。然而，这些材料的颜色变化依靠的是精确排列的微型结构，较难应用于较大的物体。但是，这种新材料能用在各种大小的物体表面，就像用喷漆为房子喷上颜色一样简单。

虽然，这种薄膜最终是想应用于未来的机器人，但是它也能被应用与许多其他的领域。文章的第一作者、加利福尼亚大学河滨校区的化学家Zhiwei Li解释说，这种薄膜还能作为一种防伪标志，应用在在支票或纸币上。在普通的光照下，这种薄膜是灰色的，但是当你戴上太阳镜或用偏光镜下观察，就能看到复杂的花纹。此外，薄膜的颜色会因为剧烈地扭转，出现明显的变化。

事实上，能限制这种材料应用的是我们的想象力。“艺术家能用这种材料制作迷人的绘画作品，从不同的观察角度，这些画能呈现不同的画面，”Li说，“如果能看到我们的研究和艺术结合起来，将是很棒的一件事。”