В Университете Калифорнии в Беркли разработан материал, способный менять цвет при растяжении. Гибкая лента плавно изменяет свой цвет при упругой деформации. Технология, обеспечивающая высокую контрастность и устойчивость к деформациям, может найти применение в различных областях: от строительства до военного дела.
Традиционный механизм создания цвета для материала подразумевает поглощение определённых длин волн видимого спектра. Отражённый или переизлучённый свет формирует видимый цвет поверхности. Однако это не единственный возможный способ формирования цвета. В последнее время изучается иной подход, подразумевающий конструирование заданного цвета без использования химических красителей или пигментов. Вместо того чтобы контролировать состав материала поверхности, можно формировать её свойства в наномасштабе так, чтобы структура поверхности определяла, будет отражаться или поглощаться свет с той или иной длиной волны.
Подобный тип «структурного света» не очень широко распространён в природе, однако он используется некоторыми насекомыми: бабочками и жуками — придавая им особенно яркие радужные цвета.
До недавнего времени искусственные структуры подобного рода удавалось делать либо жёсткими, либо весьма ограниченной гибкости из-за толщины и других свойств материала-основы. В своей работе калифорнийские учёные использовали метаструктуру, названную ими HCM (high-contrast metastructure, высококонтрастная метаструктура) и представляющую собой регулярный рисунок из внедрённых с определённой периодичностью в гибкую тонкую упругую силиконовую плёнку кремниевых наноразмерных брусков заданной высоты. Параметры метаструктуры определяют, какая длина волны будет эффективно отражаться. При растяжении характеристики меняются и меняется длина волны отражаемого света.
Ранее уже были достигнуты определённые успехи в создании подобных структур, способных формировать определённые цвета и менять цвет при деформации. Однако их изготавливали из материалов с низким коэффициентом преломления, а бо́льшая часть их оптической мощности приходилась на нулевой максимум, в котором свет не расщепляется. Учёным из Беркли удалось создать такую структуру (HCM) пикселов дисплея, при которой наибольшая часть оптической мощности приходится на дифракцию первого порядка, что позволило добиться очень ярких цветов.
В рамках исследования удалось добиться смены цвета поверхности в диапазоне от зелёного до оранжевого; изменение длины волны составило 39 нм. Результаты работы открывают возможности для создания принципиально нового типа устройств отображения, изменяющего цвет камуфляжа, а также могут быть использованы для производства датчиков, способных определить ранее недоступные наблюдению дефекты в зданиях, мостах и летательных аппаратах.
