神户大学研发出基于硅纳米颗粒的米氏共振墨水，利用纳米结构与光的相互作用产生亮丽色彩。该技术支持高分辨率喷墨打印，且具有永不褪色和光学不对称等独特属性。
采用结构色墨水印刷的不褪色图像，既可对透射光(上层)高度透明，同时以鲜艳的色彩(底部)反射来自上方的光线——这两种特性通常被视为相互排斥。
现有的绝大多数打印工艺都依赖于各种颜色的颜料，但自然界还存在着另一种产生色彩的方式，即结构色。孔雀尾巴羽毛那璀璨夺目的颜色就是结构色的典型代表，它利用纳米尺度的结构与光发生相互作用，通过折射和反射特定波长的光来产生极高亮度的色彩。与会随时间褪色的颜料不同，结构色只要物理结构不被破坏，就能永远保持鲜艳，且通常无毒无害。
然而，传统的结构色打印面临诸多挑战。大多数结构色依赖于周期性聚合物或透明氧化物纳米结构，这会导致强烈的虹彩效应，即颜色会随着观察角度的变化而改变，限制了实际应用。为了让结构色更具实用性，来自日本神户大学的研究团队研发出了一种新型墨水。
神户大学的研究人员开发出一种基于米氏共振的硅纳米颗粒墨水。米氏共振系统是一种高折射率的粒子系统，能在特定波长下增强光与物质的相互作用，从而提升光学效果。该研究的领头人之一 Hiroshi Sugimoto 表示，这项研究旨在将基础的米氏共振纳米光子学与可扩展的打印技术相结合，让结构色从实验室演示走向大规模的实际应用。
研究团队一直在开发具有高折射率和低消光系数的球形晶体硅纳米颗粒。这些颗粒的直径在100-200nm之间，能够反射特定波长的光以产生特定的颜色。为了解决颗粒在溶剂干燥时容易聚集并导致色彩退化的问题，团队为硅纳米颗粒穿上了一层厚厚的二氧化硅外壳，并将其配制成水基丙烯酸乳液。这种外壳折射率较低，不会偏转光线，在防止颗粒聚集的同时保证了结构色的纯正输出。
利用这种纳米颗粒墨水，研究人员使用喷墨打印机在平面聚合物薄膜和3D金属表面上印出了图像，打印分辨率在125到250dpi之间。由于颗粒表现出的米氏折射特性，印出的图像展现出光学不对称性，即光线穿过图像时的颜色与光线从上方反射时的颜色截然不同。此外，通过改变纳米颗粒的直径，还可以调节色彩的色调，从而创造出具有可调反射与透射颜色不对称性的多色图案。
Hiroshi Sugimoto 指出，这项研究最重要的发现是实现了利用硅纳米颗粒进行结构色打印，克服了传统系统对周期性阵列的长期依赖。这种可调且可打印的墨水应用前景广阔，包括制作防伪图像、半透明智能窗户、智能显示器以及永不褪色的艺术品。
例如，当这种墨水被打印在显示器上时，如果屏幕处于开启状态，打印的图像将不可见，而一旦屏幕关闭，图像就会显现出来。这种特性允许在不消耗能量的情况下显示信息。目前，该项研究已发表在 Advanced Materials 杂志上。研究团队下一步计划进一步控制这种光学不对称性，将其应用于建筑物和窗户的装饰膜等更多功能化系统中。
