基于纳米颗粒的超球二元混合物中结构色的机理

受鸟类物种中结构色的启发，人们已开发各种合成策略以利用纳米颗粒组装体产生非虹彩、饱和的颜色。在颗粒化学（或复折射率）和颗粒尺寸上变化的纳米颗粒混合物具有影响所产生颜色的额外涌现性质。对于此类复杂的多组分系统，理解组装结构并具备稳健的光学建模工具，能够使科学家开展深入的结构-颜色关系研究，并制造具有定制颜色的设计材料。在此，我们展示了如何借助用于散射实验的计算逆向工程分析（CREASE）方法从小角散射测量中重建组装结构，随后将重建结构用于有限差分时域（FDTD）计算以预测颜色。我们成功定量预测了含强吸收黑色素纳米颗粒混合物中实验观察到的颜色，并展示了单层偏析纳米颗粒对所产生颜色的影响。本工作提出的通用计算方法有助于工程化制造具有期望颜色的合成材料，而无需繁复的试错实验。