中佛罗里达大学的研究人员从自然界的纳米技术中汲取灵感，这种技术可以创造出令人惊叹的蝴蝶翅膀颜色，他正在创造技术来制造极低功耗、超高清的显示器和屏幕，使眼睛更舒适。

这项新技术创造了由周围光线照亮的数字显示器，并且比目前依赖隐藏在屏幕后面的高能耗明亮灯光的显示技术看起来更自然。研究结果于周三发表在《国家科学院院刊》上。

“与您当前的计算机或智能手机屏幕相比，这种显示器看起来更自然，”UCF 纳米科学技术中心的副教授兼该研究的首席研究员 Debashis Chanda 说。“这就像在你家的墙上看到一幅肖像。它没有那种眩光或额外的光线。更像是在看自然世界。”

Chanda 的显示器不是使用位于屏幕后面的明亮 LED 灯来照亮显示器，而是通过反射来自环境的光来点亮。研究人员将新的观看体验与从食用加工食品转向食用天然食品进行了比较。

“这将是人们习惯它的一个步骤，”他说。“但这是一种创造与自然显示颜色和谐一致的显示方式，因此看起来更自然，并且不会向您的眼睛注入大量光线。”

这很重要，因为长时间盯着明亮的电脑和智能手机显示屏会导致眼睛疲劳、头痛和其他健康问题。

这种新的显示机制使用了蝴蝶、章鱼、鹦鹉、金刚鹦鹉和甲虫等许多动物使用的技术，通过散射和反射撞击它们身体纳米级结构的光来显示颜色。

这种类型的光产生不同于颜料颜色或染料，如衣服或油漆中使用的颜料，它们选择性地吸收某些颜色的光并反射其他颜色。

“如果我们看到蝴蝶、章鱼或许多美丽的鸟类，它们的颜色实际上源自它们羽毛、皮肤或鳞片上的纳米结构，”Chanda 说。“蛋白质分子，基本元素，它们没有自己的颜色，但是当你以有序、可控的方式将它们放在一起时，它会产生各种颜色。蝴蝶所做的只是以某种方式将光散射回来它在不吸收任何东西的情况下创造了所有这些美丽的色彩。”

这项被称为等离子体彩色显示器的技术可以根据屏幕内反射金属纳米结构的大小、形状和图案显示不同的颜色。然而，该技术受到在不同角度显示正确颜色、大面积制造和显示黑色等问题的限制。

在他之前的研究的基础上，Chanda 的团队通过找到一种方法将纳米结构制成精确的设计以完全控制与角度无关的光散射，从而克服了这些挑战，从而产生了不依赖于视角的颜色。

“我们发现了一种技术，纳米粒子可以在预先设计的基板上自组装准随机图案，然后我们可以在一个非常可控的过程中对其进行优化以创建某种颜色，如黄色、蓝色、金色、洋红色、白色和更多，只是通过改变纳米颗粒的大小，不像基于颜料的颜色，不同的颜色需要不同的吸收分子，”Chanda 说。

研究中使用的自组装过程类似于人体如何控制生长。在体内，在特定时间释放的酶和激素调节生长。在 Chanda 的研究中，沉积速率、压力和温度控制纳米结构的设计和生长，从而控制显示的光的颜色。

“通过我们开发的机制，我们可以使用物理参数来映射回特定的图案，然后是颜色，”Chanda 说。

“然而，黑色需要一种不同的方法。来自纳米结构表面的散射光以受控方式使用液晶层被阻挡，从而在结构色显示器中首次展示了黑色/灰色，”Chanda 说。

研究人员表示，由于该领域仍在不断涌现，使用等离子体纳米结构的显示器和消费产品可能还需要一段时间才能向公众开放，但这项研究的结果是朝着这个方向迈出的重要一步。