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 據悉，東京大學和島根大學的研究人員將天然粘土礦物和染料混合到一種材料中研發了一種透明的混合薄膜，研究表明，該材料可以根據環境濕度的變化而使顏色變化，且這種顏色變化不會破壞分子間的化學鍵。該團隊還發現了一種新的機理，使顏色變化過程易于逆轉，使材料變得有持久功能性更加環保。該材料可以應用到環境傳感器和最先進的顯示器中的光放大等領域。

通過一種新的機理，由環保型粘土礦物和染料組成的可改變顏色和濕度的透明混合薄膜。（圖片：高木信介）

將染料與多種天然礦物晶體（如粘土）和沸石（多孔巖石）相結合已經得到了廣泛的應用，并且將其用于制造可與光或“鉻”材料相互作用的雜化材料具有很光明的前景。

這些材料的物理結構起著關鍵作用; 微小的納米尺寸的空腔可以承載光敏分子，光敏分子在納米尺寸空腔里的行為與在溶液中游離時的不同，利用該行為可將這些材料用于發光設備，集光（如太陽能電池）和新型傳感器。

由島根大學物理與材料科學系Takuya Fujimura教授和東京都立大學應用化學系Shinsuke Takagi教授領導的研究小組創造了一種由環保型粘土礦物和染料制成的透明薄膜－鎂卟啉，鎂卟啉通過對濕度作出響應而改變顏色（Langmuir，“使用由陽離子鎂卟啉和粘土礦物組成的透明混合膜可應用于光學濕度傳感器”）。

這種薄膜的特別之處在于其實現變化的機理令人驚奇。粘土具有分層結構，其間具有納米尺度的薄空間。為了確保能得到有效的響應，該團隊在染料進入這些縫隙而沒有形成聚集體的情況下取得了技術突破。該材料在對濕度作出響應時，粘土層會改變它們的間距，進而限制染料變化。

更具體地說，染料分子周圍的電子，特別是涉及它與光相互作用的那些電子，被制成與粘土中的某些化學基團對齊，從而顯著改變材料的顏色。但請注意，在這個過程中沒有化學鍵被破壞或創造。這使得薄膜與顏色的重復切換更加兼容，材料退化的更少。

這使得薄膜的使用周期更加持久。由于粘土和染料都是天然來源的材料， 這意味著更低的生產成本，更高的安全性以及與環境的兼容性。該團隊希望將該薄膜和新機理應用于發光設備中的傳感器和放大器中。