哈佛大學發表光子顏料技術，創造永不褪色、完全無毒的結構色顏料

傳統顏料雖然色彩鮮豔，但卻會隨著時間推移而逐漸褪色。哈佛大學最近發表新的「光子顏料（photonic pigments）」技術，具備特殊結構的粒子能「放大」特定波長的光譜，進而讓觀察者看到不同顏色的光。此技術可創造出永不褪色的優勢，更不會有任何有毒合成染料的疑慮。

哈佛大學工程應用科學系近期發表了新的「光子顏料（photonic pigments）」技術，創造出無毒、永不褪色的染料，主要原理採用與光碟片、肥皂泡泡、蛋白石相似的「結構色（Structural color）」技術。傳統結構色需要將分子排列成特定晶體圖案，才能發散出特定波長光譜，而哈佛提出的新技術能以無序性方式產生非虹彩結構（Non-iridescent）微型膠囊，只要改變膠囊各顆粒的平均距離，就能改變顯示的顏色。

▲內含分子顏料的微型膠囊隨著時間逐漸乾燥，其內部顆粒的間距也逐漸縮小，可看出未乾燥前重現紅色，而乾燥後則維持黃色。

在自然界中鳥類羽毛是結構色的最好示範，多數鳥類羽毛的結構都是由特定圖樣組成，但屬於傘鳥屬（Cotinga）的鳥類羽毛卻缺乏特定圖案，而成為哈佛 Vinothan N. Manoharan 教授實驗室的研究目標。此外，一般結構色都具備虹彩（iridescent）特性，即從不同角度觀看，能得到彩虹般各種顏色的變換效果。但哈佛發表的光子顏料不具備虹彩效果，未來將有機會應用在顯示器及顏料領域。

▲只要控制膠囊內的顆粒間距，就能產生不同顏色的效果。

環顧生活週遭，油墨、染料或各種化妝品的的顏色來自於吸收特定波長的光，並將剩餘的顏色反射回觀察者眼中。隨著時間推移，材料不斷吸收能量並導致分子鍵結被破壞，這也是物體逐漸褪色的主因。

▲傳統油墨染料是藉由吸收能量、發散特定光譜，讓觀察者辨認出各種顏色。（圖片來源：）

另一種發色方式稱為「結構色（Structural color）」，藉由物體內部結構引發光波散射、干涉或衍射等作用，令觀察者感受到顏色；不同的特殊結構將產生不同顏色，若要以人工重現各種特殊結構是目前結構色的困難之處。新發表的光子顏料只需顧慮到內部顆粒間的平均距離，就能產生各種不同顏色，讓未來顯示科技帶來新的希望。

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