结构色因其具有不褪色、高比照度、彩虹效应等优点
，被普遍应用于防伪、显示、装饰等领域。其灵感泉源于昆虫和鸟类体表亚显微结构如嵴、纹、沟缝或鳞片等使光波爆发折射、漫反射、衍射或干预从而爆发的种种颜色。因此
，在不破损其微观结构的条件下
，结构色质料如光子晶体等经常难以实现其颜色或图案的自动关停及重复开启
，且难以完全隐藏图案
，从而无法应用于信息和图案的加密。

近期
，加州大学洛杉矶分校贺曦敏团队通过团结刺激响应型水凝胶(stimuli-responsive hydrogel)和二维衍射光栅(diffraction grating) 制备出具有可重复启停结构色的复合质料。该质料可实现100% 到 0% 结构色可见度的快速转变（< 1s）
，从而实现了高比照度可视性以及完全加密性的团结。在该研究中
，“水解密”结构色质料(Hydrocipher)在湿态下显示高比照度图案
，在干态下无比照度且完全透明
，从而完善隐匿所加密图文。这一手艺的加密-解密可轻盈快速的切换
，只需水或在质料外貌呼吸即可完成。在传感、防伪、文件加密等方面有着普遍应用远景。

图1 “水解密”结构色质料制备与加密解密演示

如图1所示
，“水解密”结构色质料Hydrocipher由水凝胶包覆在弹性微柱阵列形成的二维光栅而组成。形成二维光栅的质料（环氧树脂）不可膨胀
，具有稳固的折射率；而其外貌的水凝胶层（聚丙烯酰胺）在干态下折射率靠近环氧树脂
，但在湿态下远小于环氧树脂。这种折射率的匹配与差别使得该质料在干态下完美无缺
，不爆发结构色；而在湿态下
，则可与入射光爆发强烈相互作用
，爆发结构色。与此同时
，水凝胶层在干燥与溶胀时带来的体积转变会驱动微柱爆发可逆的弯曲与直立
，响应导致二维光栅周期性结构的破损与恢复
，从而形成结构色可逆的消逝和爆发。

图2 “水解密”结构色质料遇水解密历程

通过丈量反射光强度以及使用共聚焦显微镜视察二维光栅结构转变
，可发明该质料解密速率与水凝胶层厚度有关
，通过调控水凝胶层厚度可实现1秒内解密。凭证这一趋势
，该研究进一步缩小二维光栅标准与水凝胶层厚度
，实现了湿度响应的“水解密”结构色质料
，使得快速解密与完善加密仅在呼吸之间。

这一事情提出了一个普适的设计原理: 水凝胶包覆在可形变的微柱阵列光栅上。外界情形的转变可同时控制两个因素的转变
，从而协同爆发图案加密-解密的自动切换：凝胶的缩胀可以1）驱动微柱（直立的规整阵列泛起结构色
，而弯曲的不规则阵列使结构色消逝）
，同时 2）改变凝胶自己的折射率（水凝胶膨胀时其折射率远远小于包埋于其中的微柱的折射率
，而水凝胶膨胀时其折射率靠近微柱的折射率）。