Tuning the Iridescence of Chiral Nematic Cellulose Nanocrystal Films with a Vacuum-Assisted Self-Assembly Technique

链接：https://pubs.acs.org/doi//10.1021/bm501355x

通讯作者：张建明

单位：青岛科技大学

由纤维素纳米晶体（CNC）的手性向列液晶相组成的虹彩膜由于其迷人的光学性能而引起了人们的极大兴趣。然而，当前的制造方法，即随后的蒸发工艺的溶液浇铸，具有很大的局限性，因此阻碍了CNC虹彩膜的应用。首次证明了真空辅助自组装（VASA）可用于制造高取向，大面积，光滑同时具有均匀分层螺旋结构的CNC虹彩膜。已经发现，长时间的超声预处理对于通过VASA获得CNC虹彩膜是必要的，并且长时间的超声处理对CNC纳米棒的内部晶体结构和结晶度没有不利影响。此外，还发现可以通过超声处理时间，悬浮液体积和真空度来调节CNC膜的彩虹色。通过结合CD光谱，SEM和WAXD技术，对VASA制备的CNC虹彩膜的内部结构进行了详细研究，证实了可以将通过VASA获得的CNC虹彩膜的结构起源归因于胆甾型液晶的经典左手螺旋模型。

Colouration by total internal reflection and interference at microscale concave interfaces

链接：https://doi.org/10.1038/s41586-019-0946-4

通讯作者：Lauren D. Zarzar

单位：宾夕法尼亚州立大学

描述了一种以前无法识别的机制，该机制可用于创建具有大角度光谱分离的虹彩结构色。在凹形光学界面处沿全内反射的不同轨迹传播的光可能会干扰以生成鲜艳的色彩图案。当光在微尺度界面处经历多次全内反射时，可以通过发生干涉来创建结构着色。尽管这种现象以前没有被研究过，但我们发现它是司空见惯的，因为即使在透明表面上的简单微滴中也能观察到这种现象。产生这种效果的关键要求是：（1）支持全内反射的界面折射率对比，以及（2）支持多条轨迹的微尺度几何结构，以实现特定的光入射和观察方向的光全内反射。我们期望这种色彩效果持续存在，直到沿着界面的各种光轨迹的光程长度差超过入射光的相干长度为止。我们提供了具有预测能力的详细分析模型，该模型已通过实验确定和建模的角度颜色分布的紧密匹配得到了验证。我们的模型使我们能够解释观察到的变量的颜色变化，例如曲率半径，接触角，折射率对比和入射光角。我们利用这种光学效果在各种材料和几何形状中创建结构着色，包括无固定液滴，双相液滴，固体颗粒和具有弯曲和平坦侧面的聚合物微结构。这些设计原理将吸引来自各个领域的科学家和工程师，这些科学家和工程师希望调制材料的颜色和反射光学特性。

该效应在尺寸比可见光的波长大几个数量级的界面处产生，并且很容易在系统中观察到，就像水滴凝结在透明基板上一样简单。在复杂的系统中利用这种现象，包括多相液滴，三维图案化的聚合物表面和固体微粒，以创建与理论预测一致的彩虹色图案。这种可控制的结构着色很容易在微米级界面上生成，因此我们希望这里概述的设计原理和预测理论将对光学的基础探索以及在功能性胶体油墨和涂料，显示器和传感器中的应用感兴趣。