Nature｜受头足类动物皮肤启发的智能光致变色墨水

香港大学的研究人员受到头足类动物皮肤的启发，成功开发了一种可逆响应光的新型变色材料。这种智能材料利用感光青色、品红色和黄色微珠重新排列自身，而非形成新的发色团，从而实现不同颜料混合物的产生。这项新技术比传统的光致变色材料更可靠和可编程，具有潜在的应用前景，包括电子墨水、显示器和主动光学伪装。相关研究成果已发表于Nature。

研究人员通过将彩色图像投射到密封的胶体混合物上，成功展示了这种光致变色墨水的能力。他们成功重建了香港大学标志和各种绘画等图案，并且这些图案可以轻松擦除并重新图案化。由于该材料具有自我维持的特性、易于制造以及更高的灵敏度和响应时间，因此其应用前景非常广泛，包括光学伪装和用于建筑物热管理的智能窗户等领域。这项研究对于人工活性材料中群体智能的理解以及创新活性智能材料的设计提供了重要的启示Jinyao Tang教授表示，这一成果在人工活性材料中群体智能的理解方面有着重要的推动作用，并为设计创新的活性智能材料开辟了新的道路。

在新材料中，研究人员利用独特的染料提高二氧化钛胶体对光的敏感度，并将其悬浮在氧化还原梭溶液中。当调整入射光谱时，胶体上的氧化还原反应产生化学梯度，导致胶体群的三维相分离，形成不同颜色的垂直层次结构。这种智能材料具有可编程性和可逆性，可用于电子墨水、显示器和主动光学伪装等领域。

由彩色微珠组成的新型墨水通过光驱动相分离响应辐射。

头足类动物如章鱼和墨鱼以其令人难以置信的速度改变颜色和图案的能力而闻名。这是因为它们的皮肤中含有色素细胞，通过一种机械机制使色素颗粒在特定肌肉的控制下折叠或展开。本研究在开发光致变色材料时借鉴了这一机制。

这项研究的突破在于利用光敏胶体颗粒的重新排列来实现颜色的变化。研究人员通过调整胶体上的入射光谱，引发了胶体群的光驱动相分离，从而形成不同颜色丰富的垂直层次结构。通过控制胶体群的密度和混合物的配比，可以实现多种颜色的变化。

研究团队还将这种可逆响应光的变色墨水应用到图像显示上。他们将彩色图像投射到密封的胶体混合物上，成功地重建了各种图案。这些图案可以轻松擦除，并通过光的再次作用重新生成新的图案。

三维相分离和光致变色胶体群，包括光谱敏感的分层分离和胶体系统的 3D 分布和光致变色墨水创建图像的过程。

这项研究为光致变色材料的应用带来了更大的可靠性和可编程性。它在电子墨水、显示器和主动光学伪装等领域具有重要的潜在应用。此外，由于该材料具有自我维持且易于制造的特点，以及其灵敏度和响应时间的进一步提高，它还有望在建筑物热管理方面发挥作用，例如智能窗户的开发。研究成果为相关领域的进一步研究和应用提供了重要的参考。通过深入理解头足类动物皮肤的机制，并将其应用于智能材料的设计中，我们可以期待未来更多创新的突破。