В ближайшем будущем на деньги будет достаточно подышать, чтобы определить являются ли они настоящими или фальшивыми. Это станет возможным благодаря чернилам, вырабатываемым жуками; эти чернила обратимо меняют цвет в присутствии влажности влаги. Фотонно-кристаллические чернила, разработанные китайскими исследователями, могут создавать на поверхностях уникальные изменяющиеся цветовые узоры. Такие чернила можно наносить с помощью метода струйной печати, что создаст дополнительные сложности фальшивомонетчикам. Результаты работы также являются перспективными для применения в других областях, включая создание индикаторов и переносных сенсоров.

Способность фотонных кристаллов контролировать поток света делает их подходящим материалом для применения в разнообразных областях, включая оптоволокно, биосенсоры и фотоэлементы. Тем не менее, в большинстве исследований, опубликованных за последние 25 лет, с целью создания материалов с желаемыми свойствами использовались дорогостоящие высокоточные инструментальные методы, разработанные микроэлектронной промышленностью.

Струйная печать фотонных кристаллов на поверхность намного дешевле, однако, предыдущие попытки исследователей ввести чувствительные чернила из фотонных кристаллов в такую систему заканчивались неудачей. В новой работе Лин Бай (Ling Bai) и Чжунцзэ Гу (Zhongze Gu) с коллегами из Юго-западного университета в Нанкине, Китай, разработали чернила на основе фотонных кристаллов, которые меняют окраску подобно тому, как представители Tmesisternus isabellae – семейства жуков усачей, способны обратимо изменять окраску с желтой на красную в зависимости от влажности окружающей среды.

Такое изменение цвета вызывается адсорбцией паров воды в надкрыльях, которые изменяют толщину и среднюю величину показателя преломления своих многослойных чешуек.

Для того, чтобы сымитировать такую способность, исследовательская группа создала фотонные кристаллические чернила, используя наночастицы мезопористого диоксида кремния, который характеризуется большой площадью поверхности и значительной способностью к адсорбции паров воды, которую, помимо прочего можно легко контролировать.

Использовав полученные чернила для струйной печати, исследователи создали сложные рисунки на жестких и гибких материалах и продемонстрировали, что

созданная краска может обратимо и точно поддаваться контролю, меняя, например, цвет с зеленого на красный или желтый, реагируя на присутствие азота и паров этанола. Исследователи даже смогли наблюдать как рисунки меняют свой цвет просто при дыхание на них.

В результате Бай был поражен тому, насколько точно можно контролировать цвет, и что даже после многократного сгибания материала рисунки оставались неповрежденными.

Бай говорит, что

представленная технология создает возможность для быстрого препаративного синтеза фотонно-кристаллических рисунков высокой четкости с высокой разрешающей способностью. Бай уточняет, что нанесение рисунка фотонными кристаллами представляет собой переломный момент для применения фотонно-кристаллических индикаторов и для разработки фотонно-кристаллических оптических устройств со специальными функциями.

Томас Краусс (Thomas Krauss), исследователь из Йоркского университета, занимающийся изучением фотонных кристаллов, говорит, что

исследование ученых является своего рода реинновацией для такого простого способа как струйная печать при ее использовании в таком важном деле.

Краусс подчеркивает, что способность создавать высокофункциональные фотонные кристаллы, используя малозатратную технологию производства, представляет собой значительный прорыв, открывающий возможности промышленного применения подобных материалов. Краусс считает, что за новым методом стоит большое будущее.