光学新技术通过“呼吸”来解锁隐藏信息

美国加州大学圣地亚哥分校工程师研发出一种新型光学技术，能通过“呼吸”来解锁隐藏信息。其机制是根据环境湿度变化，显示隐藏图像并同步发生颜色改变。此项技术有望在防伪标签、安全数据存储、交互式显示及环境传感器等领域实现创新应用。相关研究论文已在最新《光：科学与应用》期刊上发表。

研究人员展示了一款利用该技术制作的光学器件。在常规或低湿度条件下，其显示为加州大学圣地亚哥分校标志；当湿度升高时，另一幅学校图书馆标志会迅速显现并覆盖原有图案。仅需对着该器件呼吸，即可在几分之一秒内完成图像转换，且这一过程可反复进行。

该光学器件为邮票大小的芯片，采用双层设计。底层采用三硫化锑相变材料，作为可重复擦写的图像存储介质，通过激光写入、擦除与重写信息；上层则由叠氮多嫁接的羧甲基纤维素水凝胶构成，这种柔性材料会在潮湿时膨胀、干燥时收缩，并可通过紫外线进行永久图案化。

团队融合了相变光子材料与响应性水凝胶的特性，将两种截然不同的材料体系整合为功能性双层器件。图像与颜色的转换均具有高速响应的特点，湿度变化后约300毫秒即可完成。该器件各层材料成本较低，且可实现规模化大面积生产，具备良好的应用扩展潜力。

这种分层设计为计算存储提供了新的思路，可在同一空间的不同层次编码信息，并依据湿度条件进行选择性读取。此外，湿度变化还会引发器件整体颜色改变，其原理在于两层之间存在微米级间隙，水凝胶层的膨胀与收缩会改变间隙尺寸，从而影响光反射特性，产生色彩变化。

论文第一作者、该校电气与计算机工程博士后阿萨德·诺曼表示，这种技术可被视作一种内嵌式安全功能，环境条件就如同钥匙一般“解锁”不同信息。例如，在信用卡安全标签上，使用者通过呼气便能显示隐藏密码。该技术亦能用于环境传感器，依据湿度变化实现视觉反馈。