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用清水進行無毒染料的可能性

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科技產業資訊室 - 王宣智 發表於 2019年3月14日

圖、用清水進行無毒染料的可能性

美國麻省理工學院與賓夕法尼亞州立大學的研究人員在 Nature 期刊發表一種無毒潛在染料的技術,透過普通的清水即可產生鮮豔的色彩,此技術未來有幾會取代不健康的染料,應用於化妝品或染料。
 
在適當的條件下,透明表面的水滴在不添加油墨或染料的情況下,會產生鮮豔的色彩。研究人員發現,若是每一個微小液滴尺寸完全相同時,當用細小的透明液滴覆蓋住點光源時,水滴會產生明亮的顏色。這種虹彩效果是因為光與水滴的顏何結構相互作用,造成不同顏色的光行進的路線不同,所產生的結構顏色。
 
研究人員一開始假設顏色是由於陽光被雨滴重定向,因此生成類似彩虹的效果。但研究人員發現,彩虹效果需要由球體所引發,然後實驗中產生驚人藍色的水滴為半球形水滴,且半球型凹面允許在完全球體內不可能出現的光學效應:全內反射(Total Internal Reflection, TIR)。水滴顏色將取決於結構條件,例如液滴的大小、曲率、折射率等,研究人員將這些參數納入數學模型,以預測在特定結構和光學條件下,液滴將呈現的顏色。
 
研究人員在實驗室測試了模型分析工具的準確性,使用微流體裝置精確控制液滴乳液的尺寸,並在培養皿中產生一個完全相同尺寸、由液滴組成的地毯結構,當用白光照射時,液滴呈現了絢麗的色彩,且會因為相機的觀測角度不同而得到不同的顏色。經歷過不同的測試後,證實此模型可用於設計一系列的液滴變色應用。(544字;圖1)


參考資料:
Engineers Produce Iridescent Colors With Clear Water Droplets. SciTechDaily,2019/3/2
Colouration by total internal reflection and interference at microscale concave interfaces. Nature,2019/2/27


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