从自然 “卫士” 到材料 “新星”
黑色素是自然界的 “隐形卫士”，它广泛存在于动植物体内，不仅决定了皮肤、毛发的颜色，还能高效吸收紫外线，保护生物组织免受损伤。
从材料科学视角看，它更是兼具优异光学性能、生物相容性和光热转换能力的 “潜力股”，被美国自然基金委列为未来十年重点关注的新概念战略材料，已在染发、防晒、生物医学等领域展现出巨大应用价值。
但黑色素始终存在一个 “天然短板”：天然和合成黑色素几乎都是黑色。这源于其内部混乱的分子堆积方式 —— 黑色素单体通过无规聚合形成纳米或微米颗粒，分子间复杂的相互作用让它能吸收所有可见光，最终呈现黑色外观。
此前，李乙文团队已通过能级调节技术，成功增强了人造黑色素的黑度和光吸收能力，而此次研究则更进一步，目标是彻底突破 “黑色宿命”。
如何让黑色素“变色”？
长期深耕人造黑色素研究的李乙文团队，此次选择 “反其道而行之”—— 不再强化黑色素的 “黑”，而是致力于突破其本征色彩局限。
研究团队从黑色素的单体分子出发，采用“超分子共晶组装”策略，将其与典型的有机受体分子（TCNB/TCNQ）结合，通过精确调控分子排列方式，首次构建出结构高度有序的彩色黑色素材料。
研究发现，通过调控给体（黑色素单体）与受体分子之间的静电相互作用和π-π堆积方式，可以实现对材料颜色的精准调控。分子排列从无序变为高度有序，形成各向异性的层状结构，这种有序结构导致材料对可见光的选择性吸收，从而呈现出从蓝到红、覆盖整个光谱的丰富色彩。
研究意义与未来展望
这些彩色黑色素材料不仅颜色鲜艳，还具备优异的光热转换性能。在近红外激光照射下，这些多彩黑色素启发颜料的温度在短时间内迅速升高，展现出卓越的光热行为。
该研究从黑色素单体及其衍生物分子出发，通过分子共晶组装，首次构建出结构高度有序的新概念彩色黑色素材料。
更重要的是，该工作系统揭示了这类材料内部的具体堆积方式及其颜色覆盖可见光光谱的变化规律，为面向“结构—功能”可定制化的人造黑色素材料开发提供了全新思路。
未来，这类材料有望在高端化妆品、艺术特种颜料等领域发挥重要作用。例如，可开发更安全、持久的天然系彩妆产品，或创作具有特殊光学效果的艺术作品，进一步推动人造黑色素材料在相关领域的实际应用。
本研究获得国家自然科学基金杰出青年基金、四川省自然科学基金创新研究群体等项目的资助。
参考文章:
Colorful Melanin-Inspired PigmentsWanjie Bai, Haotian Li, Huiie Liu, Xianheng Wang, Zhipeng Gu, Ye Yang, and Yiwen Li* (李乙文，四川大学)
Matter, 2025
原文链接:
https://doi.org/10.1016/j.matt.2025.102533
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