东南大学赵远锦教授和顾忠泽教授研发出智能仿生结构色条纹

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       结构色，来源于周期性的有序纳米结构，广泛存在于自然界中，是许多生物重要的功能组成部分。受到这些生物的炫目色彩的启发，研究人员们尝试通过各种方法来构建人工的结构色材料并付出了不懈的努力。这种材料能够有效地控制和操纵光的透射（包括透镜，波导，反射镜，彩色颜料和许多其它光学部件）。特别与响应性聚合物整合后，这些复合材料的结构色就可以通过这些聚合物的刺激性膨胀或收缩来调节。尽管结构色材料的开发经取得了显着的进步，但它们的主要用途仍然局限于均质光子纳米结构，因为大多数胶体自组装方法只能在基底上获得连续的结构色。相比之下，异质结构色，如条纹色，同样广泛存在于生物中，在伪装和个体识别中扮演着不可或缺的角色。另外，虽然许多类型的可调谐结构色材料已经被开发了出来，但想要找到一种简单有效的方式来远程控制结构色的变化仍然是一个挑战。因此，研究者们仍然希望能够开发一种具有新型响应能力的异质结构色材料来填补仿生结构色材料研究的空白。

       日前，东南大学生物电子学国家重点实验室赵远锦教授和顾忠泽教授的研究团队提出了一种通过胶体纳米粒子在毛细管中快速自组装来形成所需形貌结构色材料的新策略，如图1所示。由于固-液-空气界面下降和胶体组装的不同步过程，这些纳米颗粒可以在毛细管的内表面上形成非均匀的环形条纹图案。研究人员可以通过调整胶体自组装过程中的相关参数，如毛细管内径和胶体粒子浓度来精确地调整结构色条纹图案的宽度和间距。同时，通过使用不同粒径的粒子进行单根毛细管组装，可以实现具有不同结构色或不同结构色组合的条纹图案。
       为了进一步证明该智能材料的潜在价值，研究人员将该结构色彩水凝胶条纹设计成了一种具有防伪功能的动态条形码标签。这种条形码比现有的条形码提供了更加复杂的信息，从而提高了伪造者伪造的难度。令人兴奋的是，通过将近红外光整合到条形码读取器中，这些结构色条纹图案可以在扫描器下显示出动态的颜色变化，甚至是隐藏的编码信息。这些结果表明，以动态编码信息和颜色为特征的通用条形码标签对于防伪领域具有很大的潜力。相关结果发表在Advanced Materials上。