第六节 光学材料

一、研制光子晶体的新进展

1．开发纯光学光子晶体的新成果

（1）制作出首个三维光子晶体。

2004年8月，有关媒体报道，日本京都大学一个研究小组，设计制作出一个工作在1.55微米波长上的真正三维光子晶体。这种三维人工晶体嵌入在砷化镓材料中，其中心是砷化铟镓磷化物发光层。

光子晶体的周期结构，模仿的是硅等晶体的几何结构。但是，光子晶体的结构周期，接近于光子而不是电子的波长，结果产生了类似于半导体的光子能带隙结构。

该研究小组试图开发，一种像电子半导体一样，用途广泛的全功能光子半导体。他们已经实现了两种主要的结构变化：任意在光子晶格中引入变化，类似于半导体中的掺杂；在光子晶体结构中纳入发光体。

光子晶格变化域的大小，从3.77平方微米×3.60平方微米直到0.44平方微米×0.60平方微米，在这一区域的光的行为可以观察到。在此区域周围的光子晶体中，有1.55微米光域不能传播光，原因是光子存在能带隙。但是，这一变化区域，可以发射出很高质量的光，因为周围的介质几乎是一种完美的光绝缘体。最大的变化域可产生广谱光，对应很多光模，而最小的变化域产生单一光模最强光，从而使这种变化域成为近乎完美的光发射器。

（2）研制出新型磁性光子晶体。

2006年9月，有关媒体报道，德国卡斯鲁研究所物理学家斯特凡·林登主持，卡斯鲁大学研究人员参加的一个研究小组，通过微调材料的磁性而非电性，制造出一种新型的光子晶体。

这种新型光子晶体是由金线对所构成，金线在此扮演着人造磁性原子的角色。这项发现，使研究人员又多了一种在纳米尺度下操控光的方法。

光子晶体泛指有周期性微结构的材料，通常因其电容率的周期性而具有光子能带结构，情形类似半导体中的电子能带结构。由于能量落在能隙中的光子，无法在光子晶体内传递，因此研究人员可以通过仔细安排缺陷，达到操控光的目的。

到目前为止，可见光波段的光子晶体，都是靠变化材料的电容率ε，但同样的效果也可以靠改变材料的磁导率μ来达成，不过所有已知材料的磁导率，在可见光波段都是1，因此科学家一直无法制作靠磁导率变化来操作的光子晶体。最近，该研究小组克服了这个困难。

林登研究小组采用的金线对宽220纳米、长100微米，之间以50纳米厚的氟化镁隔开，组成周期性排列的一维人造原子晶格，然后置放在用来导光的石英基板上，形成一维的磁性光子晶体。不过林登也承认，此系统离实际应用还有一段很长的路。

研究人员将因为能同时运用电容率及磁导率，而拥有更大的设计弹性。该研究小组目前正根据现有的一维结构，尝试制作三维的超材料，以实现三维的光子能带结构。

（3）研制出无闪烁现象的新型纳米晶体。

2009年5月，美国罗切斯特大学化学系副教授托德·克劳斯领导，柯达公司、美国海军实验室和康奈尔大学研究人员参与的一个研究小组，在《自然》杂志网站发布研究成果信息称，他们破解了光学闪烁现象背后隐藏的基本物理原理，研制成一种能持续发光的纳米晶体，并已合成出具有各种组成的纳米晶体。

许多分子，以及只有10亿分之一米大小的晶体，都能吸收和发射光子。与向外辐射光子不同的是，在其吸收光子的随机期，能量将被转化为热量，导致能量的白白流失。而这些“黑暗”时期与其辐射光子的正常时期交替出现，就会造成分子及晶体的“闪烁”现象。

研究人员说，十多年来，由于光学闪烁现象，科学家在以单个分子，制成可持续发光的光源领域的尝试，一直未果。而今，他们终于攻破了这道科技难题。此项成果，很有可能为研制更廉价与更多用途的激光，以及更明亮的LED照明设备等打开大门。

研究人员在对已合成的新型纳米晶体，进行逐一检查后，并没有发现预想中的闪烁现象。即使在持续监测4个小时后，仍未发生一次闪烁，这是前所未闻的现象，因为常规晶体在几毫秒至几分钟内，就会发生闪烁现象。

研究显示，新型纳米晶体的特殊结构，正是“闪烁”现象不再发生的重要原因。常规纳米晶体的核心为一种半导体材料组成，其外面的保护壳则为另一种材料组成，两种材料间具有明显的分界线。而新型纳米晶体的核心为镉和硒组成，保护壳则由锌与硒组成，两者之间存在着均匀的过渡结构，可有效阻止纳米晶体对光子的吸收，从而使其辐射的光子流与吸收的光子流保持稳定。

克劳斯表示，目前，制造不同颜色的激光，仍要基于不同的材料和工艺流程，而新型纳米晶体，只需一次制造过程便可制成不同颜色的激光，即只需改变纳米晶体的大小，就可改变光的颜色，简便易行。新型纳米晶体可实现更高水平的生物标记追踪，还可为制造廉价灵活的激光器和亮度更高的LED照明设备奠定基础，并有望取代现有的有机发光二极管照明系统。未来在一个平面上涂刷不同大小的纳米晶体，就能创造出像纸一样薄的显示器，或是一面以任意颜色照亮房间的墙。

（4）研制出耐上千度高温的光子晶体。

2012年2月，美国麻省理工学院军用纳米技术研究所，工程师赛拉诺维奇主持的一个研究小组，在美国《国家科学院学报》上发表论文称，他们开发出一种采用金属钨或钽制成的光子晶体，可耐受1200℃高温。这种材料，可广泛应用于智能手机、红外线化学探测器和传感器、深度探索太空的宇宙飞船等供电装置。

光子晶体，指能对光作出反应的特殊晶格，可影响光子运动的规则光学结构，类似于半导体晶体，对于电子行为的影响。其晶格尺寸与光波的波长相当，是不同折射率的电介质材料，在空间呈周期性排列构成的晶体结构。

赛拉诺维奇表示，几乎完全可以采用标准的微细加工技术和现有设备，把这种新型耐高温、二维光子晶体制造成计算机芯片。与早期制造的高温光子晶体的方法相比，采用新方法制造出的材料，具有更高性能、简单操作、坚固耐用等特点，适合低成本的大规模生产。

美国国家航空航天局，也对这种材料很感兴趣，因为它具有给深度探索太空提供永续动力的潜力。完成这样的任务，通常利用少量的放射性物质的能量，采用放射性同位素热电源。例如，即将抵达火星的“好奇”号探测器，使用的就是放射性同位素热电源系统，可以连续不间断作业多年，而不像太阳能供电站，到了冬天就会出现发电不足的情况。

这种耐高温光子晶体，应用前景十分广阔，可用于太阳能光热转换或太阳能光化学转换装置、放射性同位素的供电设备、氮氢化合物发电机，或工业领域电厂余热回收的配套设施等。

研究人员坦言，制造这种材料还存在许多障碍，高温会导致晶体蒸发、扩散、腐蚀、开裂、熔化或快速化学反应。为了克服这些挑战，他们正在对高纯度的钨，在结构上进行专门精密的几何设计，以避免材料在被加热时损坏。研究人员说，该材料还可以取代电池，为便携式电子设备有效供电，采用丁烷作燃料运行热光生电机产生能量，作业时间比电池长10倍。

2．研制电学光学兼备光子晶体的新成果

成功开发兼具电学光学高性能的光子晶体。2011年7月，伊利诺伊大学材料科学和工程学教授保罗·布劳恩领导，埃里克·尼尔森等研究人员参与的研究小组，在《自然·材料学》杂志上撰文称，研发出一种新方法，改变了半导体的三维结构，使其在保持电学特性的同时，拥有新的光学性质，并据此研制出首块光学电学性能都很活跃的新型光子晶体，为以后研制出新式太阳能电池、激光器、超材料等打开大门。光子晶体材料，具有独特的物理结构，它能采用不同于传统光学材料和设备的特殊方式，诱发非同寻常的现象并影响光子的行为，可广泛应用于激光器、太阳能设备、超材料等中。此前，由科学家们研制出的光子晶体，只能得到用光学方法激活的设备，这些设备能引导光，但无法被电所激活，因此，它无法把电变成光，也无法把光变成电。

现在，布劳恩小组研制出的光子晶体，却兼具光学和电学性质。尼尔森解释道，新光子晶体可以让光学和电学性能同时达到最优化，这就使人们能更好地控制光的散射、吸收，以及增强。为了制造出该三维光子晶体，研究人员先让一些细小的球簇拥在一起形成一块模板，接着，他们把一种广泛应用于半导体中的材料砷化镓沉积在模板上，让砷化镓通过模板填充球之间的缝隙。

砷化镓作为单个晶体开始从下往上生长，这个过程被称作外延生长技术，工业界一般使用该技术来制造平的、二维的单晶体半导体薄膜，但布劳恩小组却对这种技术进行了升级改造，用来制造错综复杂的三维结构。

这种自下而上的外延生长技术，消除了制造三维光子结构，普遍采用的自上而下构造方法可能导致的很多缺陷。另一个好处是，它让制造出层层堆积而成的半导体异质结构，变得更方便。例如，可以通过先用砷化镓部分填充该模板，再用另一种材料填满，从而将一个量子势阱层引入光子晶体中。

一旦该模板被填满，研究人员就会移除球体，只留下一个复杂多孔的单晶体半导体三维结构，接着，他们用一层非常纤薄的，具有更宽频带间隙的半导体，包裹住整个结构，以改进其性能并阻止表面复合。

该研究小组使用这项技术，制造出首块三维光子晶体发光二极管。这表明，使用这种概念能制造出功能性的设备。现在，布劳恩小组正在努力优化这种方法，以制造出特定功能的太阳能电池、超材料或低阈激光器等。

二、开发光源和发光材料的新成果

1．开发光源的新进展

开发出近似自然光的健康光源。2008年3月，有关媒体报道，德国格拉夫斯瓦尔德等离子技术研究所一个研究小组，开发出一种能发出近似自然光的等离子灯，它能有利于维持人体的自然生物节奏。

俗话说的“日出而作，日落而息”，其实是很科学的。但是，许多现代人无法维持这样的生活节奏，常常是白天黑夜颠倒，或长期在非自然的人工环境下工作，长此以往就会搅乱人白天黑夜的自然生物节奏，进而影响到人的身心健康。为了解决人在非自然环境下工作，对生物节奏的影响，该研究小组开发出一种智能灯具，可以发出近似太阳光的柔和的自然光线。

该研究小组与柏林夏里特医院的专家和灯具制造商合作，共同开发出这种健康光源。专家在柏林夏里特医院的睡眠实验室里，对许多受试者进行测试，新的健康光源对人体睡眠激素美拉托尼有很好的正面影响，这种健康光源能对人体白天黑夜的生物节奏起积极的调剂作用。在欧洲许多地区冬天缺少阳光，人们容易情绪低落和患上忧郁症，利用这种能发出健康光源的灯具照明，可以改善人们的心情，治疗忧郁症。

2．研制发光二极管的新成果

（1）拟用硅材料研制发光二极管等器件。

2007年6月，德国累斯顿罗森道夫研究中心，物理学家曼弗雷德·海姆领导的研究小组，对硅材料的晶格结构进行改变，使其适应电子的自由运动，改善硅材料的光学特性，有望利用廉价的硅材料，生产发光二极管和半导体激光器件。

硅是最重要的微电子材料，它具有很好的电子特性和易加工特性。但硅的光学特性远不如其电子特性，因此在制造发光二极管和半导体激光器件时，通常采用较昂贵的砷化镓或磷化铟材料，而不是廉价的硅。

硅材料的光学特性，比大部分半导体材料要复杂，通常情况下硅器件获得的外界能量转化为热，而不会发光。几年前科学家发现，硅材料在纳米晶格状态下也能发光。海姆研究小组根据这一原理，在研制硅发光器件方面取得了新进展。

海姆研究小组利用改进后的硅材料，成功地开发出能够在红、蓝和紫色光谱范围内发光的硅器件，发光的波长还能通过电流强弱来进行调节。研究人员设想，将来进一步利用硅材料，开发出双色光学器件和硅基材料的彩色显示器。专家说，利用硅光学器件，未来可以大大降低光电开关线路的生产成本。

（2）利用石墨泡沫冷却提高发光二极管性能。

2010年9月，有关媒体报道，美国能源部橡树岭国家实验室，材料科学和技术部研究人员詹姆斯·克勒特领导的研究小组，发明了石墨发泡技术。利用该技术，人们能够获得石墨泡沫材料。用石墨泡沫帮助冷却发光二极管照明灯，可以更有效地控制其发热，从而延长其寿命并降低价格。此举有望扩大发光二极管照明灯的用户群。发光二极管，通常它由镓与砷、磷的化合物制成。在接通电源后，其中的电子与空穴复合时能辐射出可见光。人们发现，磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点包括工作电压很低；工作电流很小；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制电流强弱可以方便地调制发光的强弱。基于这些特点，发光二极管在许多光电控制设备中用作光源，在电子设备中用作信号显示器。

克勒特说：“在石墨发泡技术降低发光二极管照明系统，稳定并延长其寿命的同时，该技术能够取代普通照明灯设备的更换和维护开支，每年为城市节约数百万美元。”他希望石墨发泡技术，能够为顾客节约开支。

与利用金属铜和金属铝等传统散热材料相比，新技术制成的石墨泡沫具有多种优点，比如，石墨泡沫导热性高、重量轻，并且加工容易。这些特点，使得石墨泡沫材料，拥有更好的设计适应性，成为更轻、更廉价和更高效的发光二极管照明灯冷却材料。

据悉，石墨泡沫具有的特殊石墨晶体结构，是形成其良好导热性的关键。晶体结构的“骨架”中充满气穴，与石墨相比，石墨泡沫的密度只有石墨的25%，因此其重量较轻。石墨泡沫特有的纽带网，能够快速地把热源的热量散发掉，因而它是一种理想的冷却材料。

发光二极管照明灯，作为首推的节能照明用品，因其耗能低、紧凑和平均寿命长的特点，得到越来越多的利用，它在街道照明和停车场照明等方面的应用需求，也在不断提高。

报道称，发光二极管北美公司，专门为在城市、商业和工业领域的应用，提供发光二极管照明灯产品。为不断提高发光二极管照明灯的性能，确保自己在与对手长期的竞争中处于有利地位，日前公司与橡树岭国家实验室签订了石墨发泡技术合作协议，获得了该技术的使用权。公司准备用这项技术生产石墨泡沫，并用石墨泡沫以被动式冷却方式帮助发光二极管照明灯部件散热。

在橡树岭国家实验室，发光二极管北美公司设立了，一个名为“技术2020”的实验孵化基地。在这里，公司和实验室建立起了良好的关系。公司创始人之一安德鲁·威廉表示，与橡树岭国家实验室为邻，公司与实验室的研究人员，可以更方便地密切合作，以完善石墨泡沫材料与发光二极管照明灯。

（3）氮化镓植于石墨烯可制成弯曲发光二极管材料。

2014年9月，韩国首尔大学伊圭哲教授领导的研究小组，在美国《应用物理学快报·材料》杂志上发表研究成果称，他们把微型的氮化镓棒，植于石墨烯薄膜表面，制成了一种可弯曲和伸缩的发光二极管材料，这意味着可弯曲变形的显示器等发光二极管产品或许将广泛出现在我们的生活之中了。

研究小组表示，超薄石墨烯薄膜的特性，是本项目研究理想的基板材料，它具备优异的柔韧性和卓越的机械强度，甚至能在超过1000℃高温的环境下，保持杰出的物理和化学稳定性。稳定且不活跃的石墨烯表面，提供了少量的成核位置，有利于氮化镓在石墨烯表面生长成理想的三维微型棒状结构。

伊圭哲说：“在微观甚至纳米结构下的氮化镓，由于易于高密度集成，并具备杰出的变色发光能力，得到了材料研究界的广泛关注。当它们与石墨烯基板结合后，就能极好地承受机械形变，进一步提升应用价值。”

研究小组为了真正用氮化镓，在石墨烯基板上制造出微型发光二极管，使用了一种于2002年自主发明的无催化剂的有机金属化学气相沉积法。伊圭哲表示：“这项技术的关键，是要在维持高结晶度的情况下控制掺杂，使其形成异质结构和量子结构，并垂直对齐生长于底层基板上。”

随后，研究小组把特制而成的氮化镓发光二极管细棒，植入石墨烯表面进行测试，结果发现，这种能弯曲的发光二极管，在通电后具有优异且可靠的发光能力，甚至在1000次弯折测试后，材料的发光性能依旧没有明显的退化。也许不久后，可随意折叠变形的发光二极管屏幕，就会出现在大街小巷，甚至穿戴在我们自己身上。这项成果无疑是一项重大技术突破，也为下一代电子和光电器件找到了大规模、低成本工业化生产的可能手段。而石墨烯薄膜，在材料领域的广泛应用，也将会催生更多强强联合的卓越材料，拉近我们与新时代的距离。

3．开发其他发光材料的新进展

（1）开发出透明的蓄光型发光玻璃。

2006年7月，日本媒体报道，日本住田光学玻璃公司，开发出可蓄光的特殊玻璃。据报道，这是世界上第一块透明的蓄光型发光玻璃，而在此以前，人们都是使用陶瓷等不透明物作为蓄光材料。由于玻璃具有透明、易加工的特点，因而使用范围会更广。

该公司开发的透明蓄光型发光玻璃，是在可吸收光能的玻璃材料中，加入用于荧光材料的稀土元素铽，经过1～30分钟的照射，可发光1～10小时。由于制造过程与普通玻璃相同，因而可以实现批量生产。

（2）研制成黑暗中能发出全彩色光的材料。

2007年3月，日本东京龙谷大学的一个研究小组，在《光学简报》上发表研究成果称，他们已经开发出一种黑暗中发光的材料，而且它可以发出全彩色的可见光，即赤橙黄绿青蓝紫七色光，甚至还能发出白光。

研究小组表示，他们可以用这种材料，提供照明和清楚易读的紧急信号灯，且不需要电。目前，这样使用这种黑暗中发光的材料，或磷光性材料的情况还很少。但国际照明委员会已经建议，让大楼装上符合标准的、不需用电的应急信号灯。纽约和东京正在考虑这一想法，一位研究人员表示。他认为，具有发出全部可见光谱的新材料，能使黑暗中发光的紧急信号灯更加引人注意。

传统的绿色或蓝色磷光体，产生不大舒适的照明，让人觉得不安。他们表示，当人们需要在烟雾或灰尘中找到出口时，传统的信号灯对照很差，难以发现。而像红和黄这样的暖色调会产生更加清晰的信号。如果将红绿蓝三种色调结合在一起，将会产生更加自然的日光照明。

在光照下，磷光性材料能吸收能量；而在没有光照的情况下，它就会释放能量。好的蓝和绿两色磷光复合材料已经出现一段时间了，但红光现在还只能持续发光几分钟而不是小时。于是，研究人员把红色染料添加到绿色和蓝色磷光体中，进而研究出这种能发出全彩光的材料。

（3）首次在碳纳米管中观察到场致发光。

2010年12月，德国卡尔斯鲁厄大学纳米专家拉尔夫·克鲁普克，与瑞士和波兰等国同行组成的一个国际联合研究小组，在《自然·纳米技术》杂志上发表研究成果称，他们在一项新研究中首次观察到，碳纳米管中缺口间的分子，在电流通过时能够发光，这种现象称为场致发光。

克鲁普克表示，这是首次在碳纳米管—分子—碳纳米管连接设备中，观察到场致发光。该研究的最大意义在于，成功将分子嵌入这种首尾对结构中，制造了坚实的固态设备，而且能精确控制缺口和分子的大小，让它在施加电压时发光。这项研究，还首次从分子电子学角度证实，设备空档处的分子出现了光学标志。

碳纳米管，在分子电子学方面，有很多应用。研究人员正在用不同的分子，制造出不同发光波长的多种设备，这一重要的基础性研究，有助于制造微型化、高能高效计算机，并拓宽了分子电子学视角，比如以单分子为基础开发光电子元件。

（4）开发出能连续两周发近红外光的新材料。

2011年11月，美国佐治亚大学一个研究小组，在《自然·材料》杂志网络版上发表论文称，他们开发出一种新材料，暴露在阳光下一分钟后，可在两周内发出近红外光。这种材料可广泛应用于军事、医疗及太阳能电池领域。

研究人员最先研究的材料为三价铬离子，这是一种著名的近红外光发射源。当它暴露在光线下时，其电子从基态快速转移到一个更高的能量状态。随着电子返回基态，以近红外光释放能量。但三价铬离子发光的时间一般较短，通常为几毫秒。

在本项目研究中，研究人员采用锌矩阵和锗酸镓构建迷宫“陷阱”，它的化学结构，可以捕获和储存激发能量，并在室温下把储存的能量，以热能的方式释放回铬离子，发出近红外光的时间可长达两周。

研究人员认为，这种材料在军事、医疗和太阳能电池方面，将获得广泛的应用前景。在军事方面，可利用该材料制成陶瓷光盘，或将其粉末与涂料混合，作为照明光源，供配备了夜视装备的部队使用。在医疗上，可将其与纳米粒子组配在一起，与癌细胞结合，把癌细胞的转移视觉化。此外，由于这种材料具有非凡的存储和转换太阳能的能力，有望应用其制造更高效的太阳能电池。

（5）用稀土元素制成可精密测温的“变色龙发光体”。

2013年5月10日，日本北海道大学宣布，该校一个研究小组发现，某些稀土元素在紫外线照射下，会随温度变化而变色。研究人员利用这一现象开发出一种“变色龙发光体”，可精密测量温度。

该研究小组注意到，稀土元素之一的铽，被紫外线照射后会发出绿光，而同为稀土元素的铕，被紫外线照射后会发出红光。把两种元素合成为分子后，向其照射紫外线时，在低温时会发出绿光，但随着温度上升，会发出黄光和橙色光，遇100℃以上的高温时，则会发出红光。

据介绍，这种“变色龙发光体”的颜色，在零下100℃到零上250℃的范围内，能随着温度变化而变化。利用这种发光体制作涂料，能对温度范围一目了然。

研究人员表示，虽然“变色龙发光体”能精密测量温度，且在300℃的高温下也不会分解，但其随温度而变色的详细机制尚未弄清，研究小组今后准备对其分子结构进行研究，并开发出能耐受更高温度的发光体。

三、研制其他光学材料的新进展

1．发现玻璃失透物的光学新用途

2014年3月，英国剑桥大学一个研究小组，在《ACS纳米期刊》上发表论文称，他们研究发现，长期以来被认为是玻璃制品中“瑕疵存在”的失透物，具有很好的散光性，用其制造的光扩散器廉价且高效，具有广泛的应用前景。

失透物是商用钠钙硅玻璃热处理过程中产生的一种结石，它由呈扇状排列的针状晶体组成，最大可达几毫米。失透物的存在，会影响到玻璃的外观和光学均一性，进而降低玻璃的使用价值，所以一直被认为是一个瑕疵，是制造商们想方设法要剔除的东西。正因为被视为玻璃制品中的“瑕疵存在”，多年来，很少有人对它的性能进行更多的深入研究。

英国研究小组发现，失透物晶体具有相对较高的各向异性，使其能够产生可见光的相位调制效应，而晶体间纳米级的微小空隙，使得通过的可见光可呈大角度散射。实验测量结果表明，其光扩散角度可达120度。

研究人员称，失透物的这一特性，使其具有了很大的利用价值，用其制造的光扩散器廉价且高效，有着广阔的应用前景。

目前，市场主流的光扩散器主要使用喷砂玻璃来制造。对于制造商来说，这类扩散器的制造成本是一个很大的问题：可对通过光线进行有效控制的工程全息扩散器造价昂贵，如要降低造价，则只能以一种相对统一的方式散射光线，而这类扩散器效用不高，常常无法满足客户需要。利用失透物制造光扩散器则有效地解决了这一问题。

2．用智能玻璃制成相机镜头“微虹膜”

2014年6月，德国凯泽斯劳滕大学托比亚斯·多伊奇曼领导的一个研究小组，在《光学杂志》上发表论文称，他们用“智能玻璃”材料，开发出一种小型低功率的相机镜头“微虹膜”，有望装在下一代智能手机相机上，让手机也能拍出那些“长枪短炮”的专业相机效果。

人眼中的虹膜控制着瞳孔直径，瞳孔就像相机光圈，限制着通光量，以控制到达视网膜的光线多少。一般的专业相机，都有一组笨重的机械镜头，靠人工转动来调整焦距和光圈。微虹膜相当于微型的组合可变镜头，限制着到达感光元件的光线，从而影响整个照片的焦点清晰度。

研究小组开发的“微虹膜”，用的“智能玻璃”是一种电致变色材料，当有微电流通过时，会从透明状态变为不透明。据报道，“微虹膜”由两片涂有电致变色材料聚乙撑二氧噻吩薄膜的玻璃制作，下面连接着透明电极。“微虹膜”厚55微米，当施加1.5伏电压、20微安电流时，会变成不透明。

研究人员还对“微虹膜”的通光强度、由透光变为不透光的切换时间和焦点深度进行了检测，其焦深效果与传统镜头的可变光圈相当。此外，“微虹膜”还有记忆效应，无须连续通电就能维持不透明状态，所以耗电功率极小，是一种理想的广域相机组件。

目前，相机的其他组件，日益变得轻小便携，但要把一套机械调焦镜头微型化还很困难。多伊奇曼说：“目前，还没有技术解决方案，能满足智能手机对组合可变光圈的所有要求。许多用强吸收性材料的方案要求材料能运动，以调节通光量，而本研究中所用的电致变色材料，能在静止状态改变对光的吸收性，以此改变通光量而无须驱动调节，这能让它适应更小装置，使整个相机系统微型化。”

多伊奇曼说，他们将进一步探索电致变色材料最优化的潜能，重点提高它的光学对比度和对焦深的控制，这是最重要的硬件参数，决定着能否把它用到下一代智能手机上。