寧波材料所在飛秒激光誘導(dǎo)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)色研究方面取得進展
顏色以化學色和結(jié)構(gòu)色兩種方式存在，不同于通過色素對光的吸收或反射而獲得的化學色，結(jié)構(gòu)色是通過特定的微納結(jié)構(gòu)對光的散射、衍射及干涉等共同作用產(chǎn)生。在多彩的自然界中，生物體由于本身結(jié)構(gòu)而呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)色在感知環(huán)境信息（濕度、危險）、信息交流（求偶）等方面發(fā)揮著重要的作用。
近期，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所激光與智能能量場制造團隊張文武研究員與澳大利亞斯威本科技大學Saulius Juodkazis教授合作通過調(diào)控飛秒激光的偏振，優(yōu)化設(shè)計不同偏振的飛秒激光加工區(qū)域，在硅材料表面加工誘導(dǎo)出能夠呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)色的周期性微納結(jié)構(gòu)。由于飛秒激光具有超高的峰值功率及“冷加工”特性，在加工分辨率、加工精度等方面有獨特的優(yōu)勢?；陲w秒激光變偏振加工，可在硅材料表面誘導(dǎo)出四種不同方向的周期性微納結(jié)構(gòu)。通過改變觀測角度或旋轉(zhuǎn)被加工樣品，可以觀察到不同結(jié)構(gòu)色的圖案或具有相同結(jié)構(gòu)色的不同圖案。相對于化學色，結(jié)構(gòu)色具有清潔環(huán)保、永不褪色、顏色可控、偏振可調(diào)等優(yōu)點，在信息存儲、防偽、多彩顯示等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
科研人員系統(tǒng)研究了飛秒激光掃描路徑及偏振對硅材料表面誘導(dǎo)產(chǎn)生周期條紋結(jié)構(gòu)方向的影響，通過合理優(yōu)化飛秒激光掃描參數(shù)及設(shè)計加工區(qū)域，成功實現(xiàn)了同一區(qū)域內(nèi)不同圖案的加工及結(jié)構(gòu)色展示?；诓牧媳砻嬷芷谛晕⒓{結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)色具有很好的穩(wěn)定性，研究人員通過概念性驗證，進一步展示了結(jié)構(gòu)色在信息存儲、防偽等領(lǐng)域的應(yīng)用。
該工作以“Dynamic Structural Color Display Based on Femtosecond Laser Variable Polarization Processing”為題發(fā)表在Adv. Mater. Interfaces, 2021, DOI:10.1002/admi.202100460。博士研究生吳培超和博士后曹小文為論文的共同第一作者。本研究得到了國家自然科學基金（51901236）、浙江省博士后科研擇優(yōu)（zj2019166）、寧波市自然科學基金（2019A610168）等項目的資助。
圖1 改變觀測角度，被加工樣品呈現(xiàn)出不同的結(jié)構(gòu)色
圖2 飛秒激光在同一區(qū)域通過變偏振加工出四種不同的二維碼，呈現(xiàn)出不同的圖案或結(jié)構(gòu)色
?。ㄏ冗M制造所 吳培超）