球形限制下基于黑色素的无序胶体纳米颗粒组装体的结构色产生

黑色素是一种普遍存在的天然色素，具有宽带吸收和高折射率。尽管其在结构色产生中被广泛使用，但这种吸收材料黑色素如何影响所产生的颜色尚不清楚。本文采用分子动力学与有限差分时域相结合的计算方法，研究基于单组分黑色素纳米颗粒的 supra-assemblies（称为 supraballs）以及黑色素与二氧化硅（非吸收）纳米颗粒二元混合物的 supra-assemblies 中的结构色生成。实验制备的单组分黑色素和单组分二氧化硅 supraballs，利用中子散射对其初级颗粒特性进行了充分表征，产生的反射率曲线与计算类似物相似，证实了该计算方法正确模拟了自组装纳米颗粒的吸收和多重散射。这些结合的方法表明，黑色素的宽带吸收提高了主反射峰波长，增加了饱和度，并降低了明度因子。此外，与填充分数相比，纳米颗粒尺寸的分散性对 supraballs 光学性质的影响更强，这由在改变尺寸分散性时比改变填充分数时产生更大范围的颜色所证明。对于二元黑色素和二氧化硅 supraballs，基于化学的分层比两种化学之间的混合/去混合程度能产生更多样的颜色生成和更精细的饱和度调节。