來源：讀特

近日，哈工大（深圳）“微納光電信息系統理論與技術”工信部重點實驗室中心團隊設計了高性能的全介質結構色，通過新途徑在空間分辨率、可制造性、反射率、半高寬和CIE色域面積5個顔色關鍵性能參數上同時實現了突破（下圖）。實驗色域面積達到了181.8% 的sRGB, 135.6%的Adobe RGB, 以及97.2%的Rec.2020。

不同結構色技術在空間分辨率、可制造性、反射率、半高寬比值和色域面積參數上的對比。

該創新研究利用折射率匹配層與單晶矽超表面相結合，實現了結構色5項參數的一體化突破，這一進展有望為結構色在動态顯示、光學安全和信息存儲等領域的商業化應用帶來新途徑。研究成果以“All-dielectric metasurface for high-performance structural color ”為題在線發表在《自然通訊》（Nature Communications）期刊上。哈工大（深圳）材料科學與工程學院2017級博士生楊文宏為第一作者，哈爾濱工業大學（深圳）肖淑敏教授和香港理工大學蔡定平（Din-Ping Tsai）教授為共同通訊作者。

據了解，顔色起源于自然界中光與物質的相互作用，在人類的世界中扮演了很重要的角色。其中最常見的就是顔料和染料，通過吸收特定光的特性産生可見光範圍内的不同顔色，但這樣的顔色通常色彩鮮豔度低，色域面積小，并且空間分辨率低。為了解決這些問題，對不同材料微納結構的設計實現了結構色等技術領域的發展，其中一個重要的方法就是設計實現基于等離子體的結構色，利用光與等離子體納米結構的相互作用，可以實現覆蓋可見光範圍的鮮豔結構色，并且分辯率達到了光學衍射極限。另一個重要的途徑就是利用全介質材料實現的結構色，通常全介質結構色會比等離子體結構色更鮮豔生動，色域面積更大。最近，利用液晶材料、微流通道、相變材料和增益材料等實現了結構色在動态調控領域的突破。

盡管上述的結構色取得了一定的進展和突破，但在實際的色彩顯示、分子探測、光學安全與存儲應用中還是受到一定限制，這是因為這些結構色技術隻能達到上述5個關鍵參數中的一個或幾個。其中等離子體結構色可以達到亞波長的分辨率，但是受制于自身的損耗使得色彩較為暗淡，色域面積小。而全介質結構色，例如TiO2可以實現高亮度和廣色域的結構色，但空間分辨率低。目前還沒有結構色的設計可以同時滿足這5個關鍵性能參數，該研究工作設計并用實驗實現了5個顔色關鍵參數的同時突破。

編輯 陳冬雲

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