探秘“人造变色龙”

记者：付晓歌   实习生：肖淙文

近期，一则“人造变色龙”的视频在网上十分火爆。视频中，一条披着马赛克状“铠甲”的人造变色龙，随底座的小车缓缓前行，在经过红、绿、蓝三色背景墙时，身上的“铠甲”也同步变换颜色，其以假乱真的变幻术让人称奇。

覆盖正方形电子“鳞片”的塑料变色龙

这条“人造变色龙”的“饲主”，是武汉大学2014年引进的一位青年教师——动力与机械学院的王国平老师。该研究源于王国平的青年基金项目“表面等离激元增强的核壳型微纳米线阵列LED”。他与中山大学教授楚盛组成的团队，用近两年时间完成了相关研究，研究成果发表于美国化学学会主办的《ACS纳米》杂志。

王国平

“人造变色龙”的灵感，源于王国平的一次科学偶遇。“有一次去宁波，在高铁上，我看到一个新闻，美国加州大学利用乌贼皮肤提取的一种蛋白质做成胶带，帮助士兵躲过红外线探测。”他想，目前运用超材料在可见光情况下隐身并不容易，但何不试试用伪装替代隐身？”飞驰的列车中，思维也开始疾驰。王国平毕业于加州大学（河滨）电子工程系，他选择了自己最熟悉的“等离激元金属纳米颗粒”作为变色材料。

王国平举了个例子：金属纳米，尤其是金、银纳米颗粒的显色，早在千年以前就有所体现。“著名的古罗马酒杯 Lycurgus Cup，正是因为玻璃中含有金银的纳米颗粒，酒杯才会在不同的光照条件下，展现出特殊的绿色或者洋红色色彩。”将经过处理的金纳米颗粒附上一层银膜，这样有源局域表面等离激元器件就成了变色龙的“铠甲”。

“通过对‘铠甲’施以不同的电压，可以在金纳米颗粒阵列上沉积或去沉积不同厚度的银膜，来调控金属局域表面等离激元的性质，从而实现‘实时’反射不同波长光的目的，即实现变色。”王国平说。

目前，研究团队已能通过调控电压实现准可见光波段的连续变色。将“铠甲”披在3D打印的变色龙模型上，在眼睛处装上红绿蓝三色颜色传感器，当传感器识别到相应的颜色，就会通过嵌入式控制系统给“铠甲”施加经前期反复试验测定的电压和持续时间，实现颜色的自动调控。一条具有主动伪装本领的“人造变色龙”，就在我们面前完美地融入了背景墙中。

“人造变色龙”成形的整个过程历经了两年时间。在这期间，王国平经常往返于广州和武汉，在广州一待就是一星期，与中山大学的合作伙伴一起研究。变色龙第一次成功运行，将光电的科学研究形象生动地展现出来时，大家抑制不住内心的喜悦。

王国平坦言，研究过程中遇到的最大困惑，是如何解决器件的一致性问题。为了减少每一次调试可能出现的干扰和误差，所有实验项目，他和主要合作者基本上都亲力亲为。

提起这一科研进展引起的关注，王国平十分谦虚。“在表面等离激元研究领域，物理科学与技术学院有很多前辈实验和理论都做得非常好，研究深入，在该领域处在领先水平。我只是在一些其他学者还没有关注或者还没来得及关注的工程应用方面做了点补充，可以说是打了一个擦边球。”

他说，“学院领导和同事都很支持我，例如巫世晶教授、石端伟教授曾经建议我将工程问题和科学问题结合起来，做机械应用方面的研究，看来是一个很好的方向性建议。”

“殷亚东、王取泉、汪国平、庞代文、张志凌、田智全、廖蕾……”在采访过程中，他不断提到这些在各个方面帮助过他的老师，言语中充满感激。由于没有自己的实验室，他经常辗转于实验共享平台——物理科学与技术学院电镜中心和化学与分子科学学院分析测试中心，有时还会借其他老师的实验室。“武大提供的实验平台对我帮助很大。这样的公共平台十分必要。”

王国平有化学、生物和电子工程专业背景。他之所以会研究“变色龙”，得益于其较为丰富的学科背景和工作经历。他建议有志于科研的武大学子打好数理基础，拓宽知识面和科研经历。“从不同学科中，往往也能获得灵感和体悟，从而应用于自己的研究。”

（供图：王国平  编辑：杨欣欣）