محققان در ایالات متحده با تکیه بر یک تکنیک عکاسی که تا حد زیادی فراموش شده است، یک ماده عکاسی تولید کرده اند که با کشیده شدن تغییر رنگ می دهد. این تیم که در موسسه فناوری ماساچوست (MIT) کار می کرد، نشان داد که چگونه می توان با اصلاح ساختار نانومقیاس فیلم، تصاویر رنگی ایجاد کرد. این ساختارها نور را در طول موج های مختلف منعکس می کنند که با کشیده شدن فیلم تغییر می کند. محققان می گویند که روش آنها یک رویکرد کم هزینه و مقیاس پذیر برای ایجاد مواد نوری جدید ارائه می دهد.
رنگ ساختاری در طبیعت رایج است و نمونه‌های آشنا شامل پرهای برخی از پرندگان و بال‌های برخی از پروانه‌ها است. به جای استفاده از رنگدانه ها، رنگ ساختاری با تداخل نوری که از سطوح بافت میکروسکوپی منعکس شده است ایجاد می شود. نتیجه این است که رنگ های خاصی در زوایای دید خاصی قابل مشاهده هستند، در حالی که رنگ های دیگر قابل مشاهده نیستند. پدیده ای به نام رنگین کمانی زمانی اتفاق می افتد که رنگ ساختاری یک جسم با زاویه دید تغییر می کند.
امروزه محققان در حال بررسی چگونگی استفاده از رنگ ساختاری در مواد نوری پیشرفته هستند. با این حال، ساختارهای نانومقیاس مناسب اغلب گران و پیچیده هستند، به ویژه در مقیاس های بزرگ.
تکنیک برنده نوبل
اکنون بنجامین میلر از MIT، هلن لیو و ماتیاس کول راه حل بالقوه ای برای این محدودیت ایجاد کرده اند. این بر اساس یک تکنیک اولیه عکاسی است که برای اولین بار توسط فیزیکدان فرانسوی گابریل لیپمن ایجاد شد و جایزه نوبل فیزیک 1908 را برای او به ارمغان آورد. لیپمن برای ثبت تصاویر، امولسیون نازک و شفافی از دانه های ریز و حساس به نور را بین دو صفحه شیشه ای قرار داد. یک آینه در پشت صفحه پشتی قرار گرفته است تا نوری را که از امولسیون عبور می کند منعکس کند.
هنگامی که در معرض یک صحنه بصری قرار می گیرد، امواج نور فرودی که وارد امولسیون می شوند، با بازتاب آنها تداخل می کنند. این باعث ایجاد امواج ایستاده در امولسیون می شود که به تدریج آرایش دانه ها در مقیاس نانو را تغییر می دهد. این باعث تغییرات دوره ای در ضریب شکست فیلم می شود و اطلاعات نوری را از صحنه بصری می گیرد. پس از چندین روز نوردهی، چینش دانه‌ها ثابت می‌شود و نتیجه یک تصویر رنگی از صحنه است – تصویری که بسیار شبیه یک هولوگرام مدرن است.
با این حال، فرآیند لیپمن نسبت به سایر تکنیک‌های عکاسی رنگی که در آن زمان ظهور کردند، زمان‌بر و دشوارتر بود و بنابراین تا حد زیادی فراموش شده است. اکنون، کول و همکارانش این تکنیک را با استفاده از مواد هولوگرافیک مدرن بازبینی کرده‌اند.
پلیمر حساس به نور
گروه سه گانه MIT با قرار دادن یک ورقه نازک از پلیمری کشسان و حساس به نور در مقابل یک آینه و قرار دادن آن در معرض یک تصویر درخشان آغاز شد. درست مانند رویکرد لیپمن، این الگوی امواج ایستاده را ایجاد کرد که ضریب شکست فیلم را تغییر داد. تنها پس از چند دقیقه نوردهی، آنها فیلم را به پشتی سیلیکونی چسباندند و تصاویر رنگی بزرگ و دقیقی ایجاد کردند.
رنگ ساختاری با تغییر سریع می تواند در نمایشگرهای ویدئویی کم مصرف استفاده شود
همانطور که آنها فیلم را کشیده اند - با کشیدن آن یا فشار دادن اجسام به داخل آن - نانوساختارها به روشی برگشت پذیر دچار اعوجاج می شوند. این اعوجاج رنگ نور منعکس شده توسط فیلم را تغییر می دهد (شکل را ببینید). هنگامی که تیم یک فیلم تمام قرمز می‌ساخت، با فشار دادن اجسام در پشت فیلم، می‌توان تصاویر سبز رنگ ایجاد کرد.
این تیم همچنین می‌تواند تصاویر مخفی را در یک فیلم با گرفتن عکس در زاویه‌ای کج‌شده پنهان کند. تصویر حاصل فقط در مادون قرمز نزدیک قابل مشاهده است - که توسط چشم انسان قابل مشاهده نیست. با این حال، هنگامی که مواد کشیده می شود، تصویر به سمت قرمز تغییر می کند و قابل مشاهده می شود.
Kolle و تیم امیدوارند که تکنیک تولید سریع، مقیاس پذیر و مقرون به صرفه آنها به زودی به مواد نوری عملی منجر شود که به محرک های مکانیکی پاسخ می دهند. علاوه بر رمزگذاری پیام‌های مخفی، کاربردهای دیگر شامل پارچه‌های لباس است که در صورت کشیده شدن تغییر رنگ می‌دهند. و بانداژهایی که با تغییر فشار روی زخم تغییر رنگ می دهند.
تحقیق در شرح داده شده است مواد طبیعت.
