Цвет большинства предметов определяется химическим составом поверхностей, от которых отражается свет. Соответственно, для изменения длины отражаемых волн химический состав должен измениться, как это происходит с листьями, краснеющими осенью.
Гораздо больше гибкости в контроле за цветом представляет «структурный» метод, не зависящий от химических красителей и пигментов. В нем характер взаимодействия поверхности со светом определяется ее рельефом в наномасштабе. Такой механизм цветообразования в природе встречается гораздо реже, в основном, в крыльях бабочек.
Авторы статьи, недавно опубликованной в журнале Optica, применили тот же принцип, cоздав прототип материала, способного контролируемо изменять свою окраску при малейшей деформации.
Более ранние попытки разработать гибкую поверхность, меняющую цвет, терпели неудачу по множеству причин. Металл оказался неэффективен, поскольку отражал лишь небольшую часть падающего света, прочие поверхности получались слишком толстыми или слишком жесткими.
В Калифорнийском университете Беркли смогли преодолеть эти трудности использовав гибкий полупроводящий слой кремния толщиной примерно 120 нм с внедренными в него кремниевыми полосками, способный отражать до 83% поступающего света.
Первый опытный образец при деформации менял свою окраску на отрезке длин волн шириной 39 нм, генерируя яркие и чистые цвета от зеленого до красного. При этом период решетки варьировался на 25 нм. По мнению авторов, в дальнейшем они смогут увеличить как ширину охвата оптического спектра, так и эффективность отражения света новым материалом.
Прототип цветной кремниевой «кожи» имел площадь всего один квадратный сантиметр. Для того, чтобы производить новый материал в объемах, имеющих коммерческое значение, потребуются дополнительные исследования.
В потребительской сфере материал-хамелеон можно будет использовать, например в дисплейных технологиях или для изменения цвета автомобилей. Из промышленных приложений интерес представляют сенсоры, изменением цвета предупреждающие о развитии структурной усталости в критических компонентах мостов, зданий или крыльев самолета.