Inspirerad av neon-tetrafiskens blinkande färger, forskare har utvecklat en teknik för att ändra färgen på ett material genom att manipulera orienteringen av nanostrukturerade kolumner i materialet.

"Neontetran kan kontrollera sina färgglada ränder genom att ändra vinkeln på små blodplättar i huden, " säger Chih-Hao Chang, en docent i mekanisk och rymdteknik vid North Carolina State University och motsvarande författare till en artikel om arbetet.

"För denna proof-of-concept-studie, vi har skapat ett material som visar en liknande förmåga, " säger Zhiren Luo, en Ph.D. student vid NC State och första författare till uppsatsen. "Specifikt, Vi har visat att vi kan ändra materialets färg genom att använda ett magnetfält för att ändra orienteringen av en rad nanokolonner."

Det färgskiftande materialet har fyra lager. Ett kiselsubstrat är belagt med en polymer som har inbäddats med järnoxidnanopartiklar. Polymeren innehåller en regelbunden uppsättning mikron breda piedestaler, får polymerskiktet att likna en LEGO-kloss. Mellanskiktet är en vattenlösning som innehåller fritt flytande nanopartiklar av järnoxid. Denna lösning hålls på plats av ett transparent polymerhölje.

När ett vertikalt magnetfält appliceras under substratet, den drar de flytande nanopartiklarna i kolumner, inriktad över sockeln. Genom att ändra orienteringen av magnetfältet, forskare kan ändra orienteringen av nanopartikelkolonnerna. Att ändra vinkeln på kolumnerna förskjuter våglängden för ljuset som reflekteras starkast av materialet; rent praktiskt, materialet ändrar färg.

"Till exempel, vi kunde ändra den upplevda färgen på materialet från mörkgrönt till neongult, " säger Luo.

"Du kan ändra grundfärgen på materialet genom att styra uppsättningen av piedestaler på polymersubstratet, ", säger Chang. "Nästa steg för oss inkluderar finjustering av geometrin hos kolumnuppsättningarna för att förbättra renheten i färgerna. Vi planerar också att arbeta med utvecklingen av integrerade elektromagneter som skulle möjliggöra mer programmerbara färgskiftningar."

Forskarna arbetar mot målet att utveckla applikationer som sträcker sig från reflekterande displayer till dynamiskt kamouflage.

Pappret, "Magnetiskt aktiverad dynamisk iridescens inspirerad av Neon Tetra, " publiceras i tidskriften ACS Nano .