Geïnspireerd door de flitsende kleuren van de neon tetravissen, onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld om de kleur van een materiaal te veranderen door de oriëntatie van nanogestructureerde kolommen in het materiaal te manipuleren.

"Neontetra's kunnen hun felgekleurde strepen controleren door de hoek van kleine bloedplaatjes in hun huid te veranderen, " zegt Chih-Hao Chang, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek aan de North Carolina State University en corresponderende auteur van een paper over het werk.

"Voor deze proof-of-concept-studie, we hebben een materiaal gemaakt dat een vergelijkbaar vermogen laat zien, " zegt Zhiren Luo, een doctoraat student bij NC State en eerste auteur van het papier. "Specifiek, we hebben aangetoond dat we de kleur van het materiaal kunnen veranderen door een magnetisch veld te gebruiken om de oriëntatie van een reeks nanokolommen te veranderen."

Het van kleur veranderende materiaal heeft vier lagen. Een siliciumsubstraat is gecoat met een polymeer dat is ingebed met nanodeeltjes van ijzeroxide. Het polymeer bevat een regelmatige reeks micron-brede sokkels, waardoor de polymeerlaag lijkt op een LEGO-steen. De middelste laag is een waterige oplossing die vrij zwevende ijzeroxide-nanodeeltjes bevat. Deze oplossing wordt op zijn plaats gehouden door een transparant polymeer omhulsel.

Wanneer een verticaal magnetisch veld onder het substraat wordt aangelegd, het trekt de zwevende nanodeeltjes in kolommen, uitgelijnd over de sokkels. Door de oriëntatie van het magnetische veld te veranderen, onderzoekers kunnen de oriëntatie van de nanodeeltjeskolommen veranderen. Door de hoek van de kolommen te veranderen, verschuift de golflengte van het licht dat het sterkst door het materiaal wordt gereflecteerd; in praktische termen, het materiaal verandert van kleur.

"Bijvoorbeeld, we waren in staat om de waargenomen kleur van het materiaal te veranderen van donkergroen naar neongeel, ' zegt Luo.

"Je kunt de basiskleur van het materiaal veranderen door de reeks sokkels op het polymeersubstraat te regelen, " zegt Chang. "De volgende stappen voor ons zijn onder meer het verfijnen van de geometrie van de kolomarrays om de zuiverheid van de kleuren te verbeteren. We zijn ook van plan om te werken aan de ontwikkeling van geïntegreerde elektromagneten die meer programmeerbare kleurverschuivingen mogelijk maken."

De onderzoekers werken aan het doel om toepassingen te ontwikkelen, variërend van reflecterende displays tot dynamische camouflage.

De krant, "Magnetisch geactiveerde dynamische irisatie geïnspireerd door de neontetra, " is gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .