När en kameleont flyttar sin färg från turkos till rosa till orange till grönt, naturens designprinciper spelar in. Komplexa nanomekaniker arbetar tyst och utan ansträngning för att kamouflera ödlans hud för att matcha dess miljö.

Inspirerad av naturen, ett team från Northwestern University har utvecklat en ny nanolaser som byter färg med samma mekanism som kameleoner. Arbetet kan öppna dörren för framsteg inom flexibla optiska skärmar i smartphones och tv, bärbara fotoniska enheter och ultrakänsliga sensorer som mäter belastning.

"Kameleoner kan enkelt ändra sina färger genom att kontrollera avståndet mellan nanokristaller på deras hud, som avgör vilken färg vi observerar, "sa Teri W. Odom, Charles E. och Emma H. ​​Morrison professor i kemi vid Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences. "Denna färgning baserad på ytstruktur är kemiskt stabil och robust."

Forskningen publicerades online i går i tidningen Nano bokstäver . Odom, som är associerad chef för Northwestern's International Institute of Nanotechnology, och George C. Schatz, Charles E. och Emma H. ​​Morrison professor i kemi i Weinberg, fungerade som tidningens motsvarande författare.

På samma sätt som en kameleont styr avståndet mellan nanokristaller på huden, nordvästra lagets laser utnyttjar periodiska uppsättningar av metallnanopartiklar på en töjbar, polymermatris. När matrisen antingen sträcker sig för att dra nanopartiklarna längre ifrån varandra eller dras ihop för att pressa dem närmare varandra, våglängden som avges från lasern ändrar våglängd, som också ändrar färg.

"Därav, genom att stretcha och släppa elastomersubstratet, vi kunde välja utsläppsfärgen efter behag, "Sa Odom.

Den resulterande lasern är robust, inställbar, reversibel och har en hög känslighet för belastning. Dessa egenskaper är avgörande för applikationer i responsiva optiska skärmar, on-chip fotoniska kretsar och multiplexerad optisk kommunikation.