单层硅纳米球产生与视角无关的明亮结构颜色。颜色可以通过球体的直径来控制，其中较小的颗粒更蓝，较大的颗粒更红。
一种创造颜色的新方法使用特定波长的光散射在微小的、几乎完美的圆形硅晶体周围。神户大学的这一开发项目实现了不褪色的结构色，不依赖于视角，并且可以打印。该材料对环境和生物的影响很小，可以非常薄地涂覆，与传统涂料相比，有望显着改善重量。
当特定波长的光被反射时，物体具有颜色。对于传统颜料，这是通过分子从白光中吸收其他颜色来实现的，但随着时间的推移，这种相互作用会使分子降解并且颜色褪色。
另一方面，当光从平行纳米结构反射时，通常会出现结构颜色，这些纳米结构以恰到好处的距离分开，因此只有某些波长的光才能存活，而其他波长的光则被抵消，只反射我们看到的颜色。
这种现象可以在蝴蝶的翅膀或孔雀的羽毛中看到，并且具有颜色不会降解的优点。但从工业角度来看，排列整齐的纳米结构不容易上漆或印刷，颜色取决于视角，使材料呈彩虹色。
神户大学材料工程师藤井稔和杉本浩一直在开发一种全新的色彩生产方法。
他们解释说：“在2020年以来的先前工作中，我们率先实现了精确的粒径控制，并开发了球形和结晶硅纳米颗粒的胶体悬浮液。这些单个硅纳米颗粒通过'米氏共振'现象散射出明亮的光，这使我们能够开发结构彩色油墨。
在米氏共振中，大小与光波长相当的球形粒子特别强烈地反射特定波长。这意味着主要来自悬浮液的颜色可以简单地通过改变颗粒的大小来控制。
在他们发布在《ACS Applied Nano Materials》杂志上的研究中，Fujii和Sugimoto证明了悬浮液可以应用于表面，从而以不依赖于视角的结构颜色形式覆盖底层材料。
这是因为颜色不是像“传统”结构颜色那样由相邻结构反射的光相互作用产生的，而是通过其在单个纳米球周围的高效散射产生的。Sugimoto解释了另一个优点，“厚度仅为100-200纳米的单层稀疏分布的硅纳米颗粒显示出鲜艳的颜色，但每平方米的重量不到半克。这使得我们的硅纳米球成为世界上最轻的彩色涂层之一。
神户大学团队使用计算模拟来探索墨水在不同情况下的特性，例如通过改变颗粒的大小和它们之间的距离，然后通过实验证实了他们的结果。他们发现，与直觉相反，当单个颗粒分离而不是紧密堆积时，反射率最高。
作者解释说：“尽管纳米球对表面的覆盖率很小，但这种高反射率是由于散射效率非常高。着色需要非常少量的硅晶体，这在作为彩色颜料的应用中是一个优势。
经过进一步开发和改进，他们期待他们的技术得到有趣的应用。Sugimoto解释说：“我们可以将其应用于飞机等涂层。飞机上的颜料和涂料有数百公斤的重量。如果我们使用基于纳米球的墨水，我们也许能够将重量减少到10%以下。
