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奈米繪畫技術

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撰文者：Alex Lopatka （林祉均譯）
發文日期：2020-11-25
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  • 荷蘭藝術家Johannes Vermeer在1665年左右創作了「戴珍珠耳環的少女」這幅畫。在創作的過程中，Vermeer選用了含有白堊，赭石，木炭等成分的顏料。透過吸收特定的色光，這些顏料成分得以呈現他們獨特的顏色。不過，要產生顏色也可以藉由經過微觀處理的特殊表面，來散射特定色光。研究人員在過去已經製造出種類多樣的超表面（metasurface），能夠呈現出各式顏色。現在，南京大學的Pengcheng Huo, Yanqing Lu, Ting Xu等人打造的超表面已經能夠散射出所有可見的顏色，同時調整其亮度。
     

    截圖 2020-11-25 下午3.18.27
    (Image courtesy of Ting Xu; P. Huo et al., Optica 7, 1171, 2020, doi:10.1364/OPTICA.403092.)


    為了驗證這樣的概念與運用這項技術，研究人員重現了Vermeer的這幅鉅作（上圖）。他們的介電超表面是由數百奈米的柱狀結構所組成，全部用高折射率的二氧化鈦打造。當可見光打到超表面上，每根奈米柱便發揮類似波片的功能。在特定波長時，奈米柱會旋轉光的偏振方向，形成顏色。每根奈米柱的方向都可以用外加電場來調整，進而改變色光的亮度。Vermeer的原畫尺寸約1700平方公分；相較之下，這份奈米仿作只有0.65平方毫米這麼大。


    本文感謝Physics Today (American Institute of Physics) 同意物理雙月刊進行中文翻譯並授權刊登。原文刊登並收錄於Physics Today, August 2020 雜誌內 (Physics Today 73, 10, 72 (2020); https://doi.org/10.1063/PT.3.4600)。原文作者：Alex Lopatka。中文編譯：林祉均，國立清華大學物理系學生。


    Physics Bimonthly (The Physics Society of Taiwan) appreciates that Physics Today (American Institute of Physics) authorizes Physics Bimonthly to translate and reprint in Mandarin. The article is contributed by Alex Lopatka, and are published on ((Physics Today 73, 10, 72 (2020); https://doi.org/10.1063/PT.3.4600). The article in Mandarin is translated and edited by J.-R. Lin , Studying at the Department of Physics, National Tsing Hua University.
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