直径2英寸，手感轻如蝉翼；图案包含13种色彩，未用到一滴油墨；肉眼色彩饱满，也将持久闪耀……去年夏天，当每一位西湖大学首届本科生打开录取通知书礼盒时，都会留意到这幅别致的“科学见面礼”晶圆片小画。
而事实上，半年前的这次登场，仅仅是科学家们牛刀初试的作品。近日，这项技术终于完整问世——西湖大学仇旻团队在最新一期《自然通讯》以《激光快速直写结构色实现全色彩无油墨打印》为题解密相关工作，他们用由氮化钛和氮化铝钛这两种超硬陶瓷材料组成的复合薄膜作为特殊“纸张”，在其表面利用超快激光进行微纳加工，实现“飞秒激光无墨彩打”，为激光无油墨彩色打印技术的产业化应用提供新思路。
“偷师”大自然：结构色应用于无墨打印
“打印机是环境污染的重要来源之一。有研究表明，在一个密闭的房间内，当打印机工作时，空气中悬浮微粒的数量会比平时高5倍。”仇旻介绍。
如何摆脱“有墨”？人类又一次向大自然“偷师”。
那么，我们是否可以效仿大自然，把结构色应用在无墨打印上？
该项技术的核心首先在于他们发明了一种新颖的“纸”——厚度不过约110纳米，仅为头发丝的千分之一。仇旻介绍，这种“纸”分为三层：研究人员在单晶硅衬底上先后镀50纳米的氮化钛和60纳米的氮化铝钛，由于氮化钛和氮化铝钛的硬度较大，它们被称为陶瓷材料。第一层，也就是自上而下的最底层，是呈金属性的氮化钛，它将作为光的反射层——作用是阻挡光线穿透，并增加亮度。第二层，是高损耗的氮化铝钛电介质，将调控对自然光的吸收。第三层，是最顶层的氧化铝——当超快激光作用于氮化铝钛表面，会额外形成一层以氧化铝为主的透明薄膜，它将和氮化铝钛一起，调控所吸收的自然光。
7寸约等于23.3厘米。寸是中国长度度量单位，厘米是国际长度度量单位。因为1寸=3.33厘米，所以7寸约等于23.3厘米。寸字始见于战国文字，是由代表手的“又”和指事符号“一”两个部分组成，本义指从掌至手腕一寸长的部位。
同时，仇旻团队研发了“笔”的另一种用法——激光不再直接在物品表面创造结构，而是将在陶瓷薄膜纸上进行“雕刻”。激光将投在薄膜上，通过控制入射激光的能量或扫描速度，便可同时改变氧化膜（氧化铝）和氮化铝钛膜的厚度；在厚度改变后，入射的自然光将通过三层膜结构之间的复杂干涉效应，形成特定的反射颜色。丰富多彩的颜色就此成型。
7寸照片对应的尺寸是17.8厘米（宽度）0*12.7厘米（高度）。其中该“寸”指的是英寸，1英寸约等于2.54厘米。通常情况下几寸照片是指照片长的一边为X寸（1寸照为短的一边）。另外7寸照片常见的比例为5×7、分辨率为。
随后，研究人员利用多种技术手段如能量色散X射线、X射线衍射等对激光着色的区域进行材料分析，证实观察到的色彩来自激光诱导形成的氧化层。他们研发的“纸”与“笔”，终于实现了理想中的激光彩色无墨打印。
7寸是23.33厘米。“寸”是中国传统长度单位，与“尺”、“丈”为十进制(10寸=1尺，10尺=1丈)。“英寸”(1英寸=2.54厘米)和“厘米”，则“寸”通常代指“英寸”。7寸是23.33厘米。寸”是中国传统长度单位，与。
呈现世界：多彩、高效、历久弥新
七寸: 1米等于3尺, 1尺等于10寸,7寸也就是约为23.34厘米。农村一些常见的毒蛇，这些毒蛇长大后不会太长一般只有七八十厘米左右，最长也不会超过一米，而七寸的位置刚好在22厘米的位置左右，这个位置刚好是蛇的心脏附近。
研究团队发现，利用氮化钛和氮化铝钛做成的“特殊纸张”，可以实现高速、高分辨、宽色域、大尺寸、观察角度不敏感、抗老化的全彩色无油墨激光打印。
比如宽色域。目前，仇旻实验室发明的“飞秒激光无墨彩打”技术，已实现了接近90%的RGB标准颜色系统，远超当前主流的激光着色技术。研究人员解释道，与此前的“激光诱导不锈钢表面形成氧化薄膜”传统激光着色方案相比，他们的激光诱导复合薄膜氧化，将可同时改变氧化膜（氧化铝）和氮化铝钛膜的厚度，多了一个自由度，从而获得了更宽的色域。
7 寸=23.3333333333 厘米。厘米（centimeter）是一个长度计量单位，等于一米的百分之一，英语符号即缩写为：cm.，1厘米＝1/100米。1cm（厘米）＝10mm（毫米）＝0.1dm（分米）＝0.01m（米）。国际单位制选择了彼此独立。
比如高速、高分辨。该技术可同时实现高速度和高分辨的全彩色无油墨打印。这意味着一张A4纸张，可以在1分钟内实现全彩色的打印。在打印分辨率方面，研究人员展示了10000dpi的彩色打印，超出传统油墨打印的最高分辨率10倍以上。
《光明日报》（ 2023年02月12日04版）
