神奇！受魷魚和章魚啓發的新屏幕能加密存圖

一種部分受魷魚啓發的柔性屏幕能夠像計算機那樣存儲和顯示加密圖像——依靠的是磁場而非電子設備。

密歇根大學的工程師們在《先進材料》雜誌中報道了此項研究。

“這是機械材料首次利用磁場來進行系統級加密、信息處理和計算。而且和早期的一些機械計算機不同，這個設備能夠戴在手腕上，”化學工程系的沃爾夫岡·保利學院教授、該研究的共同通訊作者約爾格·拉漢恩（Joerg Lahann）說。

研究人員的這種屏幕能夠在任何光源和電源不方便或不適用的場所使用，包括服裝、貼紙、身份證、條形碼和電子書閱讀器。單個屏幕在靠近標準磁鐵時可以向所有人顯示圖像，而在置於像加密密鑰一樣的複雜磁鐵陣列上時可以顯示私人加密圖像。

“只有在提供了正確的密鑰時，這個設備纔會被編程來顯示特定信息。而且沒有代碼或電子設備可被黑客攻擊，”密歇根大學材料科學與工程系助理教授、共同通訊作者阿卜頓·佩納-弗朗西斯（Abdon Pena-Francesch）說。“這也可以用於變色表面，例如用於僞裝機器人。”

晃動屏幕會抹去顯示內容——就如同一個蝕刻素描板一樣——只是圖像是依靠屏幕內部珠子的磁性來進行編碼的。

這些珠子通過在橙色半球和白色半球之間翻轉來充當像素。

珠子的橙色部分含有微觀磁性粒子，當處於磁場中時，它們能夠上下旋轉，從而提供顯示圖像所需的顏色對比度。

把像素暴露在磁鐵下會對其進行編程，讓其在吸引或排斥的磁場中顯示出白色或橙色——這種狀態被稱作它們的極化。

對於一些由氧化鐵磁性粒子製成的像素而言，極化能夠在相對較弱的磁場中發生改變。

但對於同時包含釹粒子的像素來說，極化則更難改變——需要強烈的磁脈衝。

把屏幕放在具有不同強度和方向的磁鐵網格之上，可以有選擇性地改變屏幕某些部分的極化狀態，致使在相同的磁場方向下，有些像素變成白色，而另一些變成橙色。這就是圖像編碼的方式。

然後，圖像能夠在任何弱磁場中顯示，常規磁鐵也包含在內。但是，因爲氧化鐵顆粒能夠用相對較弱的磁場進行重新編程，私人圖像能夠通過第二個磁性網格來顯示，這個網格會有選擇地重寫屏幕某些區域的翻轉方式。當回到標準磁鐵時，氧化鐵像素恢復到其原始極化以顯示公共圖像。

從單個公共圖像能夠顯示出多個私人圖像，每一個都具有一個唯一的密鑰。解碼密鑰也能夠被編程爲僅與特定的編碼密鑰相配合使用，從而提供額外的安全性。

該團隊通過研究烏賊和章魚來決定屏幕的分辨率，烏賊和章魚通過擴張和收縮其皮膚中的色素囊來改變顏色。

“如果珠子的尺寸做得太小，顏色的變化就會小到難以察覺，”密歇根大學材料科學與工程專業的博士生、該研究的第一作者贊恩·張（Zane Zhang）說。“烏賊的色素囊具有優化的大小和分佈，從而提供了高對比度，因此我們調整了我們設備的像素來匹配其大小。”