本刊綜合
說到巧克力的顏色,除了巧克力色,就是單調(diào)的白色、黑色或者簡單的彩色。如果醇香的巧克力與五彩斑斕的顏色碰到一起,會發(fā)生什么反應(yīng)呢?
最近,瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員做出了一款酷炫的巧克力,它的表面自然顯現(xiàn)彩虹色彩,每一個看到它的人都不禁感嘆:“難道這就是彩虹的滋味嗎?”
更令人意想不到的是,整個制作過程不需要添加任何添加劑,并且在不同的角度觀察巧克力,顏色還會發(fā)生變化。
要使巧克力這種甜甜的食物表面顯現(xiàn)五彩斑斕的顏色,不僅僅需要想象力,更需要先進的技術(shù)來實現(xiàn)。
如果把彩虹色的巧克力放在顯微鏡下,你會看到它表面有很多微小的溝槽,由這種微結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的顏色就是傳說中的結(jié)構(gòu)色。它和我們平常見的“色素色”截然不同,不依賴色素或其他添加劑,僅憑微結(jié)構(gòu)對光的衍射和散射,就可以呈現(xiàn)絢麗的色彩,且不會隨時間的流逝而消失。
在不同的觀察角度下,結(jié)構(gòu)色的色澤會發(fā)生變化,這是為什么呢?
結(jié)構(gòu)色的表面存在若干規(guī)整排列的微細納米構(gòu)造。由于這些構(gòu)造本身的尺度是數(shù)十到數(shù)百納米,與可見光的波長處于同一級別,因此當(dāng)光線入射到結(jié)構(gòu)色表面時,就會發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象。
所謂干涉,就是光線在物體表面發(fā)生反射時,發(fā)生的特定波長的光加強或者減弱的現(xiàn)象。比如,某一瞬間,我們看到虹彩巧克力表面呈現(xiàn)藍色光澤,這就說明此時得到干涉加強的光是藍色光。當(dāng)你轉(zhuǎn)換觀察角度,或者將這塊巧克力稍作旋轉(zhuǎn)(入射角發(fā)生細微變化),它可能就會呈現(xiàn)綠色光澤,此時得到加強的光就是綠色光。當(dāng)然,一般情況下,同一時刻巧克力表面會有不同波長的光同時在若干區(qū)域得到加強,于是呈現(xiàn)絢麗的虹彩。
目前,研究人員沒有公布虹彩巧克力具體的技術(shù)細節(jié),但MEMS產(chǎn)品開發(fā)公司AMFitzgerald的創(chuàng)始人Alissa M. Fitzgerald根據(jù)經(jīng)驗推測,為了制造這種巧克力,研究人員應(yīng)該是利用納米技術(shù)制造了一種巧克力模具,用電子束光刻技術(shù)在玻璃或硅片上蝕刻約100納米寬的線條,然后將熱巧克力放在模具里,加以冷卻凝固。
其實,結(jié)構(gòu)色并不是第一次出現(xiàn)在食物上,有時候我們在煮熟的牛肉上也會見到它。研究表明,牛肉上的“彩虹”是肌纖維微結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的,是一種結(jié)構(gòu)色,與安全性無關(guān)。水煮牛肉及腌制牛肉的橫切面上肌纖維更加規(guī)則,虹彩也更明顯。
中
自然界中自帶結(jié)構(gòu)色的“彩虹”也不少,比如變色龍、吉丁蟲、蝴蝶等。它們身上納米尺度的圖案以線條、鱗片或孔洞的形式呈現(xiàn),雖然樣式不同,但都是通過微結(jié)構(gòu)對光的作用來達到虹彩效果。
蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員希望將他們?yōu)榍煽肆χ募夹g(shù)從實驗室推廣到大眾市場。就像Fitzgerald所說,虹彩巧克力只是納米著色的開始,納米技術(shù)和微制造技術(shù)與食物、織物、紙張和塑料等結(jié)合,將產(chǎn)生一些令人興奮的產(chǎn)品。
例如,日本一家叫Teijin Fiber的公司用結(jié)構(gòu)色方法制作了一種以虹彩的Morpho蝴蝶命名的織物“Morphotex”,并做成了連衣裙,在不同角度會看到不同的色彩。
去年,日本京都大學(xué)的研究人員還通過改變紙張的微結(jié)構(gòu),未采用任何墨水和顏料,就仿制出了一幅《神奈川沖浪里》高清名畫。這幅特殊的畫分辨率是傳統(tǒng)噴墨打印的3倍,并且永不褪色。
用結(jié)構(gòu)色來“上色”的方法適用于食物、織物和藝術(shù)品,日用品借助結(jié)構(gòu)色的神手,也將光彩大增。
試一試:自制虹彩巧克力
制作虹彩巧克力關(guān)鍵在于給巧克力著上絢麗色彩,而色彩的秘訣在于它表面的納米級溝槽。雖然聽起來高大上,但其實我們在生活中也能做到,只需要一片閃亮的全息虹彩魔術(shù)貼,就能解決納米溝槽問題。
制作步驟:
1.找來貼有全息貼紙的玩具,將全息貼紙表面的保護膜剝離:用膠水把保護膜表面固定在玻璃板上,再用氫氧化鈉溶液將背面的膠層和鋁膜同時溶解,成功后將其作為轉(zhuǎn)印圖案模具。
2.將巧克力熔化在燒杯中,溫度約50℃。你可以根據(jù)自己的喜好調(diào)整顏色和口味,不過不推薦白巧克力和添加果仁。
3.等融化的巧克力漿冷卻到30℃左右,黏度接近于花生醬的黏度時,將巧克力漿鋪在模具表面,冷卻后小心地拿開模具,再將邊緣修一下。這樣,全息貼紙上的圖案轉(zhuǎn)印到巧克力表面,虹彩巧克力就做好啦!
發(fā)明與創(chuàng)新·小學(xué)生2020年11期