刁莹Q清华大学化工系2002U校友）出生在大兴安岭林h处的加格辑֥区——一片外人很听说的“飞地”?/span>
如果时光倒流Q没Z惛_Q这个来自偏q山区的奛_Q会一路走q清华大学、美国麻省理工学院、斯坦福大学Q直到成为美国伊利诺伊大学贝克曼研究所的一名教授，在化工专业、制药专业、柔性电(sh)子研I、高分子自组装研I等不同专业间丝滑{场，把自q名字写在国际尖学术期刊上?/span>
q日Q刁莹在《美国国家科学院院刊》（PNASQ上发表了最新研I成果：一U叫?span lang="EN-US">?/span>单一墨水3D打印多种色彩?/span>的新技术?/span>
国外媒体报道q项成果时的配图令h印象深刻Q一只可q变色龙Q从头到，色彩从荧光黄逐渐转变为青草绿Q然后过渡到夜空般璀璨的q蓝艌Ӏ就像刁莹自q人生轨迹一P既变化多彩，又自然而然?/span>
刁莹团队打印出的变色龙。图源：刁莹团队论文?span lang="EN-US">Direct-Ink-Write Crosslinkable Bottlebrush Block Polymers for On-the-fly Control of Structural color?/span>
l构色点亮儿时梦?/span>
刁莹q少求学期间常去自然历史博物馆，观察l丽的蝴蝶翅膀及其在显微镜下的微观l构。她发现Q与服装、图甅R花草等的颜色不同，蝴蝶膀的美感格外灵动，在不同光U和不同角度下，会表现出不同的色彩和光泽。所谓流光溢彩，大概是形容q样的美丽?/span>
长大一些后Q刁莹学C一个术语：l构艌Ӏ我们眼中看到的颜色Q可以分为化学色素色和物理结构色两大cR孔雀毛、蝴蝶翅膀、变色龙的皮肤表面呈现出的色彩，都是l构色的典型代表。与静态化学色素色Q基于分子对光的选择性吸Ӟ不同Q结构色是由微纳c物理结构与自然光之间的散射、干涉和衍射{互怽用生的。多数可以“变艜y的事物Q都拥有l构艌Ӏ?/span>
刁莹被结构色的神奇特性迷住了Q“研I结构色是我从儿时就有的梦想”?/span>
q次发表?span lang="EN-US">PNAS上的论文Q正是受C变色龙的启发?/span>
“我们设计的墨水材料Q就和变色龙是一L(fng)。”刁莹向《中国科学报》解释，该材料是一U可光交联的瓶刷嵌段p溶液Q?span lang="EN-US">c-BBCPQ，表面像毛刷一P能Ş成层状的l构?/span>
把这U材料作为a墨从3D打印头中挤出后，油墨中的l构会受蒸发驱动q行自组装，l构层会不断变厚。而不同厚度的l构在白光照下Q会呈现Z同的l构艌Ӏ?/span>
如果不进行额外的q预Qa墨从溶液蒸发到固态，颜色会呈C蓝到U的变化。如果在q个q程中引入外线q行辐照Q颜色就会定根{刁莹的学生q在偶然中发玎ͼ定格的颜色取决于紫外U光照强度?/span>
在多ơ试验后Q刁莹团队依据这一原理Q改q、设计出了具有外线辐照能力的直接墨水写入式3D打印讑֤。这P通过?span lang="EN-US">3D印刷q程中动态调节外光辐照度，可以将单一颜色变成彩色光谱。我们看到的变色龙，是q样打印出来的?/span>
在微观层面有效控制三l打华ͼ一直是个技术难题。而刁莹团队研发的新技术，不仅实现了纳c_度下的结构自l装控制Q还能实现多彩结构色打印Q在3D打印领域是一开创性的技术?/span>
更让刁莹ƣ慰的是Q这q是一U环境友好的“可持箋”技术。她对童q的回忆里，d不了冬季烧煤时的滚滚黑烟和呛人气呻I因此她一直希望能通过自己的研IӞ为环境保护事业尽一份力量?/span>
传统化学染料中的聚苯环结构，会造成严重的水污染。而结构色相对于染料色来说Q不依赖聚苯环结构，有助于实现相兛_业的可持l发展，降低环境保护的成本?/span>
目前的技术，变色只发生在打印q程中，一旦打印完成后Q就不能再变色了。刁Ҏ(gu)待着Ql开发出更先q的l构色技术，比如刉出真正的变色材料?/span>
“想想看Q你拽一下衣服，或者弯下了腎ͼ改变了分子组装的l构Q服的颜色׃改变。这会不会媄响时与审美Q”她W着_“又或者，把变色材料与人工技术结合v来，也许我们也能拥有像变色龙一P随着环境改变色彩的服装。?/span>
头脑风暴出灵?/span>
q项工作的灵感，是刁莹和几位同事聚在一P为申L(fng)国自然科学基金而头脑风暴时出来的?/span>
在伊利诺伊大学，“重视团队合作”的理念深入骨髓。“学校特别鼓励大家聚在一P十几个、二十几个不同专业的老师一起合作，d现那U很疯狂的想法，那种high risk high rewardQ高风险、高回报Q的x。因为很多时候，q种x只有Z聚在一h能实玎ͼM人单打独斗都实现不了?span lang="EN-US">?/span>刁莹兴奋地说?/span>
本次研究是4位研Ih员一起合作完成的?span lang="EN-US">Damien Guironnet设计材料Q刁莹进?span lang="EN-US">3D打印技术的设计改装Q?span lang="EN-US">Simon Rogers用实验测量分子组装速度Q?span lang="EN-US">Charles Sing则通过计算模拟分子自组装过E，解释自组装机制?/span>
“就像八仙过P各显通——我们四个在一起合作，不仅发明了新技术，也创造了新材料，提出了新机制Q发展了新理c”刁莹自豪地说?/span>
刁莹指导博士生。受访者供?/span>
在被问到有什么科研经验可以分享时Q刁莹脱口而出Q?span lang="EN-US">PlayfulnessQ好玩）Q?span lang="EN-US">?/span>
“就是像一个小朋友在外面玩耍一栗要有这栯由探索的_和好奇心才能发现新的现象Q生新的突破。”她说?/span>
“自由探索”“感兴趣”，在短短的访谈中，多次出现在刁莹的讲述中——既描述了她的科研经历，也侧写了她的人生态度?/span>
多彩多变的神奇?/span>
刁莹的学术生涯o人印象深刅R?/span>
她的家乡是大兴安岭林h处的加格辑֥区。它位于内蒙古自dgu贝尔市鄂伦春自治旗境内，却又隶属于黑龙江省大兴安岭地区，Zl这U特D的人文地理现象取了一个特别的名字Q“飞地”?/span>
长于一个偏q的山区，时候的刁莹对外面的世界q不熟?zhn)。直C中学Ӟ大庆铁h中学非常有名的曲安均老师看到她的成WQ便把她招去参加物理竞赛。高考时Q她以优异的成W从铁Z学考入清华大学化工pR?/span>
从这一刻vQ她的h生轨q完全{向了?/span>
刁莹天生对数理化很感兴，q种厚的兴指引着她在学术道\上不断探索?/span>
清华大学毕业后，她进入麻省理工学院，q在q里拿到了博士学位。当时她学习的是制药专业Q但在d期间Q著名华裔女U学家、斯坦福大学教授鲍哲南来到麻省理工学院做讲Q鲍哲南所描述的电(sh)子柔性材料领域，让刁莹生了深深的向往。讲座后不久Q刁莹便联系了鲍哲南教授Qƈl过面试成ؓ她实验室的一名博士后?/span>
“鲍老师收了跨领域求学的我。她认ؓ我不同的视角可以l柔性电(sh)子课题带来新的想法。”刁莹回忆道?/span>
从化工专业到制药专业Q再到电(sh)子柔性材料专业，刁莹的百变h生还在l。进入伊利诺伊大学贝克曼研究所后，她又投n于高分子自组装和打印的研I。频J地转换研究领域q没有成为她研究路上的阻，2021q_她升M利诺伊大学副教授Q?span lang="EN-US">2023q还获得了伊利诺伊大?span lang="EN-US">“University ScholarQ大学杰出学者）?/span>的荣誉称受?/span>
刁莹获得伊利Z大学?span lang="EN-US">University ScholarQ大学杰出学者）?/span>荣誉U号Q团队ؓ她庆贺ƈ合媄留念。受访者供?/span>
q样的历，像那些畅地变换着色彩?span lang="EN-US">3D打印作品Q丝滑{场、螺旋上升，q逐着自己的爱好与梦想Q谱写出l丽明媚的h生?/span>
她笑着_“如果你惛_Q事情就会做成；如果你想学，你就能学会。?/span>
刁莹团队3D打印出的星空图。受访者供?/span>
参考文献：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313617121
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