硅藻是一种微小的单细胞藻类，通常被称为“海洋宝石”和“活蛋白石”，在它们的二氧化硅外骨骼上有一个迷人的纳米级多孔结构，叫做晶胞体。这些结构呈现出鲜艳的色彩和复杂的图案。在《先进材料》杂志的封面上，张欣、谢晓航和他们的合作者利用硅藻结构有趣的自然设计，开发了分层超材料，实现了可见光吸收和亚波长彩色印刷。
张欣教授（ME， ECE， BME， MSE）因其在创造超材料方面的创新工作而闻名，超材料是一种具有自然界中不存在的特性的人工设计材料。谢晓航是张教授实验室的博士生，他澳门威尼斯人注册网站研究天然材料的特性和功能，以增强超材料设计。
张说：“硅藻的纳米结构是自然生物进化的结果，为设计超材料提供了一个新的视角。”“从大自然中学习并受到启发是我永远不会厌倦的事情。”
在仔细观察硅藻结构的分层纳米孔并了解其独特的结构后，他们决定模仿这些特性来创造先进的人工超材料。硅藻启发的分层纳米模式不仅实现了近乎统一的吸收，而且还可以作为高分辨率彩色印刷的六边形像素。澳门威尼斯人注册网站研究表明，纳米颗粒直径和细胞间距离的变化可以改变和拓宽共振峰，从而实现高均匀度和保真度的色彩再现。
“可见光的高频率需要更小的相互作用特征尺寸，这就要求纳米制造的精度，”谢说。“当我看到显微镜下反射出的各种颜色时，所有的努力都是值得的。”
可见光可以被人眼直接感知，它的光谱编码颜色。通过改变层次结构的几何图案，RGB颜色呈现出平滑的过渡。为了进一步展示该技术在彩色印刷品及相关应用中的适用性，选择“BU”的字母进行这种六边形像素的彩色印刷，并在纳米尺度上呈现出显著的细节和色彩再现。
在超材料中保留分层纳米模式为多功能超材料设计引入了有前途的途径，在热能转换器，热辐射器，防伪等方面具有潜在的应用。生产亚波长彩色印刷品的能力突出了这些超材料的实用潜力。此外，通过直接使用硅藻壳作为金属沉积和生物模板辅助合成的阴影罩，硅藻壳启发的分层结构具有低成本大规模生产的巨大潜力。