结构颜色不同于化学染料和颜料所产生的颜色，它们源自于可见光与工程纳米结构之间的共振相互作用。这些颜色不会随着时间的推移而褪色，就像墨水一样。美国和比利时的一组研究人员已经开发出了一种简单的单锅反乳化过程，来装配硅涂层的黑色素纳米颗粒，从而产生出与鸭羽毛结构相似的明亮结构颜色。它们被称为“光子超能”，可以取代有毒的金属氧化物和其他用于制造颜色的颜料，并可以直接添加到油漆、塑料和涂料中。它们甚至可以被用作抗紫外线的墨水和化妆品。
结构色彩的作用得益于纳米级的金属或介电混合结构，这些结构能反射不同波长的光。这种结构也在自然界中发现——例如，绿色翅膀的羽毛有六角形的非封闭的黑素体，而野生火鸡的羽毛有中空的、高折射率的对比黑素体，使它们的颜色变得明亮。
由Ali Dhinojwala大学的Ali Dhinojwala、来自西北大学的Ali Dhinojwala和Matthew Shaky大学的Ali Dhinojwala领导的研究人员，现在已经设计出了含有黑色素的纳米粒子，以及由这种自然结构所激发的二氧化硅外壳。然后，他们使用了一个简单的单罐反向乳液过程，将他们的核壳合成黑色素纳米颗粒(cs-smnps)组合成半有序的微粒子大小的明亮的、彩色的和非虹的光子上带。这一过程也可以很容易地扩展到生产大量的材料。
黑色素是一种天然色素，存在于皮肤、头发、眼睛和颜色鲜艳的鸟类的羽毛中。利用这个分子作为超能力的核心材料，可以增加结构的亮度和饱和度，这要归功于它的高折射率，以及它吸收了大量的光波长的事实。黑色素当然也可以与生物相容，而且在一纳秒内就能将近90%的紫外线吸收到热量中，从而使超能在化妆品或抗紫外线的墨水中使用。
Dhinojwala和他的同事们开始研究鸭子羽毛和彩虹羽毛的羽毛是如何反射光线的。然后他们使用FDTD(有限差分时间域)技术创建了一个没有彩虹的光学模型。以前生产的许多结构色彩都是彩虹色的，这意味着它们不能用于像宽角显示器这样的应用。而非虹彩的结构颜色需要额外的吸收材料来减少不连贯的光散射。
高折射率的核心和低折射率的外壳是最好的。Dhinojwala解释说，硅壳与鸭羽毛中的角蛋白类似，有助于控制黑色素纳米粒子之间的间隔。虽然超宽的整体大小并不影响其颜色，但研究人员确实发现，核心和贝壳的厚度会影响结构散射光的方式。事实上，通过测量不同核心和壳层的折射率，他们发现高折射率核和低折射率壳是提高光反射率的最佳选择，因此产生了更明亮的颜色。
Dhinojwala在纳米技术网站上说:“这些超能力所产生的颜色与之前报道的其他结构颜色相比，都是明亮的和饱和的。”“它们可能被用作油漆和纺织品的光子墨水，更有趣的是，由于它们的生物相容性和它们所提供的紫外线保护，它们可能是化妆品应用的理想选择。”
——文章发布于2017年9月20日
