据美国每日科学网站日前报道，这种新型材料是由英国南安普敦大学和德国达姆施塔特塑料研究所共同开发的，它把天然和人造光学效果结合在一起，实际上是让物体精确改变颜色的一种新途径。

 

这些“塑料蛋白石薄膜”属于一种名为光子晶体的物质。光子晶体由许多微小的重复单元组成，其感光特性通常有很大的差别，导致很宽的“光子频带隙”。

 

跟其他人造蛋白石结构一样，塑料蛋白石薄膜也能“自组装”。在自组装过程中，微粒子自己组装成一种规则的结构。不同波长的光会向不同方向折射。

 

多年来，光子晶体因各种实际应用引起人们极大兴趣，特别是在光纤通信方面。光子晶体还可以作为有毒且昂贵的布匹染料和墙面涂料的潜在替代品。光子晶体的许多商用潜力尚未挖掘出来，因为用光子晶体制造的人造薄膜颜色在很大程度上取决于观察角度。

 

自然界也有天然光子晶体，但从不同角度可以看到的颜色比较固定。蛋白石、蝴蝶翅膀、某些种类甲虫以及孔雀羽毛都有许多按一定规则排列的小孔。尽管这些天然结构几乎跟人造制品一模一样，但颜色却比人造制品深得多。

 

科学家认为，人造和天然光子晶体的工作原理一样：晶格结构造成光从表面反射时其颜色随反射角度而变化。然而，英国南安普敦大学研究人员鲍姆贝格怀疑，自然结构有选择地散射光而不是简单地反射光。

 

鲍姆贝格和他的同事研制出把人造光子晶体的精确结构和天然光子晶体结构的反光效果结合在一起的塑料蛋白石。这种塑料蛋白石薄膜由在三维空间叠起来的塑料小球组成，在塑料小球中间还包含微小的碳纳米粒子，从而光不只是在塑料小球和周围物质之间的边缘区反射，而且也在填在这些塑料小球之间的碳纳米粒子表面散射。这就大大加深了薄膜的颜色。只要控制塑料小球的体积，就能产生只散射某些光谱频率的光的物质。

 

英德科学家合作解决了规模生产问题。德国达姆施塔特塑料研究所开发出一种适用于光子晶体的制造程序，能大量生产塑料蛋白石薄膜。

 

鲍姆贝格说，这种薄膜延展性很好，且在拉伸时颜色改变，因为拉伸这种动作改变了组成晶格结构的塑料小球之间的距离。这就使塑料蛋白石薄膜具有广泛应用的潜力，其中包括用于食品包装和防伪识别，甚至还可以用于国防领域。