五彩斑斓的黑 ， 难倒了设计师 ， 但难不倒科学家 。 使用“结构色” ， 巧克力也可以焕发彩虹色彩 。
五彩斑斓的黑巧克力 。 |GiuliaMarthaler-ETHZurich
作者|龙浩（电子科学与技术博士）
责编|高佩雯
巧克力的馨香 ， 给人无限回味；五彩斑斓的颜色 ， 惊艳视觉 。 当色彩和香味碰到一起 ， 仿佛打开了新世界 。
最近 ， 瑞士苏黎世联邦理工学院的科学家们 ， 通过纳米技术 ， 做出了一款酷炫巧克力 。 它的表面自然散发彩虹色彩 ， 每一个看到它的人 ， 都不禁要感叹一句：难道 ， 这就是彩虹的滋味吗？

文章图片

文章图片
结构色巧克力
要在这样甜蜜的食物上 ， 做出五彩斑斓的颜色 ， 不仅仅是想象力的问题 。 如果放在显微镜下 ， 你会看见巧克力表面有很多微小的沟槽 。
这就是传说中的结构色 。 不依赖于色素或其他添加剂 ， 仅凭微结构对光的衍射和散射 ， 就可以显示绚丽的色彩 ， 和平常所见“色素色”截然不同 。
它就像变色龙一样——它们使用皮肤结构的变化来散射特定波长的光 ， 从而不断改变身体的颜色——单纯的色素细胞可办不到 。
自然界中常见的“彩虹”还有贝壳、蝴蝶翅膀等 ， 其上也满布纳米尺度的图案 ， 以线条、鳞片或孔洞的形式出现 。 虽然样式不同 ， 但都是使用微结构对光的作用 ， 来达到虹彩效果 。

文章图片

文章图片
为了制造这种虹彩巧克力 ， 一位产品开发人员猜测 ， 研究者们制造了一种纳米科技的巧克力模具 ， 使用电子束光刻技术在玻璃或硅片上蚀刻约100纳米宽的线条 ， 然后将热巧克力放在模具里 ， 加以冷却凝固 。 如此就算完成了“表面功夫” ， 彩虹色大功告成 。
而这种结构色并不是第一次出现在食物上 。 只要回想我们的日常吃食 ， 有时候在煮熟的牛肉上也会见到它 。
研究表明 ， 牛肉上的“彩虹”是肌肉纤维微观结构产生的 ， 是一种结构色 ， 与安全性无关 。 而水煮及腌制牛肉的横切面上 ， 肌纤维更加规则 ， 虹彩也更明显 。

文章图片
一块焕发绿光的牛肉|来自网络
研究人员希望将这种着色技术推广到大众市场 。 就目前而言 ， 结构色的制作也并不复杂 。 新冠疫情期间 ， 一些技术人士就一直在家里玩各种彩虹烘焙 。
为工艺品增色
而巧克力只是纳米着色的开始 。 可以想到 ， 纳米加工技术与一些平时不会想到的材料 ， 例如食物、织物、纸张和塑料结合 ， 将产生一些真正令人兴奋的产品 。
例如 ， 日本一家叫TeijinFiber的公司 ， 用结构色方法制作了一种以蝴蝶命名的织物“Morphotex” ， 并做成了连衣裙 ， 在不同角度会看到不同的色彩 。
去年 ， 日本京都大学的研究人员 ， 还通过改变纸张的微结构 ， 未采用任何墨水和颜料 ， 就仿制出了一幅《神奈川冲浪里》高清名画 。 这幅特殊的画尺寸仅1毫米 ， 图案分辨率是传统喷墨打印的三倍 。 并且 ， 永不退色 。

文章图片
未采用任何颜料绘制的《神奈川冲浪里》（正中间） ， 纸张为一种可人工合成的聚合物|iCeMS,KyotoUniversity
这样环保又持久的上色方案 ， 对食物、织物、艺术品 ， 真是再合适不过了 。 日用品借助结构色的神手 ， 也将光彩大增 。 分页标题#e#
“硬核”应用
科学家们一旦研究这个 ， 当然不会只满足于酷炫的食物 ， 或什么日用品 ， 也会希望将它用于更“硬核”的领域 ， 例如 ， 芯片 。
因为关于结构色的应用 ， 本质上都是通过微结构设计 ， 实现对光子的调控 。 而当前集成电路芯片中的各种半导体器件 ， 都是基于对电子的调控 ， 来实现逻辑运算和信息传输 。
那么 ， 在以电子为信息载体的半导体器件能力已达极限的情况下 ， 是否可能使用光子调控 ， 来实现更小型化、更低功耗和更强运算能力的下一代光子计算芯片呢？
与之相关的光子晶体、量子计算等研究已经在路上 ， 让我们拭目以待 。

文章图片
光量子处理器 。 小世界里蕴藏着大奥秘 。 |UniversityofBristol
你还知道哪些结构色？
参考文献：
[1]https://spectrum.ieee.org/nanoclast/semiconductors/nanotechnology/researchers-create-shiny-rainbows-of-nanotech-chocolate,2020.
[2]SarahE.Jackson,LeeSmith,JosephFirth,etal.,Istherearelationshipbetweenchocolateconsumptionandsymptomsofdepression?Across‐sectionalsurveyof13,626USadults,Depression&Anxiety,2019,36(10):987-995.
[3]H.J.Swatland,Iridescenceinbeefcausedbymultilayerinterferencefromsarcomerediscs,MeatScience,2012,90:398–401.
[4]MasateruM.Ito,AndrewH.Gibbons,DetaoQin,etal.,Structuralcolourusingorganizedmicrofibrillationinglassypolymerfilms,Nature,2019,570:363–367.
[5]CaryATippets,YulanFu,AnneMartineJackson,etal.,ReproductionandopticalanalysisofMorpho-inspiredpolymericnanostructures,JournalofOptics,2016,18:065105.
文章由“十点科学”（ID：Science_10）公众号发布 ， 转载请注明出处 。
你可能还想看
【十点科学|彩虹色的巧克力是什么，吃起来更香吗？】▽

文章图片

文章图片

来源：(十点科学)

【】网址：/a/2020/0804/kd371643.html

标题：十点科学|彩虹色的巧克力是什么，吃起来更香吗？