神奇！受鱿鱼和章鱼启发的新屏幕能加密存图

一种部分受鱿鱼启发的柔性屏幕能够像计算机那样存储和显示加密图像——依靠的是磁场而非电子设备。

密歇根大学的工程师们在《先进材料》杂志中报道了此项研究。

“这是机械材料首次利用磁场来进行系统级加密、信息处理和计算。而且和早期的一些机械计算机不同，这个设备能够戴在手腕上，”化学工程系的沃尔夫冈·保利学院教授、该研究的共同通讯作者约尔格·拉汉恩（Joerg Lahann）说。

研究人员的这种屏幕能够在任何光源和电源不方便或不适用的场所使用，包括服装、贴纸、身份证、条形码和电子书阅读器。单个屏幕在靠近标准磁铁时可以向所有人显示图像，而在置于像加密密钥一样的复杂磁铁阵列上时可以显示私人加密图像。

“只有在提供了正确的密钥时，这个设备才会被编程来显示特定信息。而且没有代码或电子设备可被黑客攻击，”密歇根大学材料科学与工程系助理教授、共同通讯作者阿卜顿·佩纳-弗朗西斯（Abdon Pena-Francesch）说。“这也可以用于变色表面，例如用于伪装机器人。”

晃动屏幕会抹去显示内容——就如同一个蚀刻素描板一样——只是图像是依靠屏幕内部珠子的磁性来进行编码的。

这些珠子通过在橙色半球和白色半球之间翻转来充当像素。

珠子的橙色部分含有微观磁性粒子，当处于磁场中时，它们能够上下旋转，从而提供显示图像所需的颜色对比度。

把像素暴露在磁铁下会对其进行编程，让其在吸引或排斥的磁场中显示出白色或橙色——这种状态被称作它们的极化。

对于一些由氧化铁磁性粒子制成的像素而言，极化能够在相对较弱的磁场中发生改变。

但对于同时包含钕粒子的像素来说，极化则更难改变——需要强烈的磁脉冲。

把屏幕放在具有不同强度和方向的磁铁网格之上，可以有选择性地改变屏幕某些部分的极化状态，致使在相同的磁场方向下，有些像素变成白色，而另一些变成橙色。这就是图像编码的方式。

然后，图像能够在任何弱磁场中显示，常规磁铁也包含在内。但是，因为氧化铁颗粒能够用相对较弱的磁场进行重新编程，私人图像能够通过第二个磁性网格来显示，这个网格会有选择地重写屏幕某些区域的翻转方式。当回到标准磁铁时，氧化铁像素恢复到其原始极化以显示公共图像。

从单个公共图像能够显示出多个私人图像，每一个都具有一个唯一的密钥。解码密钥也能够被编程为仅与特定的编码密钥相配合使用，从而提供额外的安全性。

该团队通过研究乌贼和章鱼来决定屏幕的分辨率，乌贼和章鱼通过扩张和收缩其皮肤中的色素囊来改变颜色。

“如果珠子的尺寸做得太小，颜色的变化就会小到难以察觉，”密歇根大学材料科学与工程专业的博士生、该研究的第一作者赞恩·张（Zane Zhang）说。“乌贼的色素囊具有优化的大小和分布，从而提供了高对比度，因此我们调整了我们设备的像素来匹配其大小。”