בהתבסס על טכניקת צילום שנשכחה במידה רבה, חוקרים בארה"ב פיתחו חומר צילום שמשנה צבע כאשר נמתח. בעבודה במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), הצוות הראה כיצד ניתן ליצור תמונות צבעוניות על ידי שינוי המבנה הננומטרי של הסרט. מבנים אלה מחזירים אור באורכי גל שונים, המשתנים ככל שהסרט נמתח. החוקרים אומרים שהשיטה שלהם מציעה גישה בעלות נמוכה וניתנת להרחבה ליצירת חומרים אופטיים חדשים.
צבע מבני נפוץ בטבע ודוגמאות מוכרות כוללות נוצות של כמה ציפורים וכנפיים של כמה פרפרים. במקום להשתמש בפיגמנטים, צבע מבני נוצר על ידי הפרעה של אור שהוחזר ממשטחים בעלי מרקם מיקרוסקופי. התוצאה היא שצבעים מסוימים נראים בזוויות צפייה מסוימות, בעוד שצבעים אחרים לא. תופעה קשורה הנקראת קשתית מתרחשת כאשר הצבע המבני של אובייקט משתנה עם זווית הצפייה.
כיום, חוקרים חוקרים כיצד ניתן להשתמש בצבע מבני בחומרים אופטיים מתקדמים. עם זאת, המבנים הננומטריים המתאימים הם לרוב יקרים ומורכבים לייצור, במיוחד בקנה מידה גדול.
טכניקה זוכת נובל
כעת, בנג'מין מילר של MIT, הלן ליו ו מתיאס קולה פיתחו פתרון פוטנציאלי למגבלה זו. הוא מבוסס על טכניקת צילום מוקדמת שפותחה לראשונה על ידי הפיזיקאי הצרפתי גבריאל ליפמן ואשר זיכתה אותו בפרס נובל לפיזיקה לשנת 1908. כדי ללכוד תמונות, ליפמן הניח אמולסיה דקה ושקופה של גרגירים זעירים ורגישים לאור בין שתי לוחות זכוכית. מראה ממוקמת מאחורי הצלחת האחורית כך שהיא מחזירה את האור שעובר דרך האמולסיה.
כאשר נחשפים לסצנה ויזואלית, גלי אור חודרים לאמולסיה מפריעים להחזרותיהם. זה מייצר גלים עומדים באמולסיה שמשנים בהדרגה את הסידורים הננומטריים של הגרגרים. זה גורם לשינויים תקופתיים במקדם השבירה של הסרט, לוכד מידע אופטי מהסצנה החזותית. לאחר עד מספר ימים של חשיפה, סידור הגרגירים נקבע, והתוצאה היא תמונה צבעונית של הסצנה - תמונה שדומה מאוד להולוגרמה מודרנית.
עם זאת, התהליך של ליפמן היה זמן רב וקשה יותר מטכניקות צילום צבעוניות אחרות שהופיעו באותה תקופה ולכן נשכח במידה רבה. כעת, קולה ועמיתיו בחנו מחדש את הטכניקה תוך שימוש בחומרים הולוגרפיים מודרניים.
פולימר רגיש לאור
שלישיית MIT התחילה בהנחת יריעה דקה של פולימר נמתח ורגיש לאור כנגד מראה, וחשיפתה לתמונה מוקרנת בהירה. בדיוק כמו בגישה של ליפמן, זה יצר דפוס של גלים עומדים, ששינה את מקדם השבירה של הסרט. לאחר מספר דקות בלבד של חשיפה, הם חיברו את הסרט לגב סיליקון, ויצרו תמונות צבעוניות גדולות ומפורטות.
ניתן להשתמש בצבע מבני המחליף מהיר בתצוגות וידאו בהספק נמוך
כשהם מתחו את הסרט - על ידי משיכה בו או לחיצת חפצים לתוכו - הננו-מבנים מתעוותים בצורה הפיכה. עיוות זה משנה את צבע האור המוחזר מהסרט (ראה איור). כאשר הצוות עשה סרט אדום, ניתן היה ליצור תמונות ירוקות על ידי לחיצה על אובייקטים על גב הסרט.
הצוות יכול גם להסתיר תמונות סודיות בסרט על ידי לכידת התמונה בזווית מוטה של נפילה. התמונה המתקבלת נראית רק באינפרא אדום הקרוב - שלא ניתן לראות בעין האנושית. עם זאת, כאשר החומר נמתח התמונה מוזזת לכיוון האדום ונראית לעין.
קולה והצוות מקווים שטכניקת הייצור המהירה, הניתנת להרחבה ובמחיר סביר יכולה להוביל בקרוב לחומרים אופטיים מעשיים המגיבים לגירויים מכניים. בנוסף לקידוד מסרים סודיים, יישומים אחרים כוללים בדי לבוש המשנים צבע כאשר הם נמתחים; ותחבושות שמשנות את צבען ככל שהלחץ על הפצע משתנה.
המחקר מתואר ב חומרי טבע.
