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將螢幕放在不同強度的磁鐵陣列上可以重寫螢幕目標區域中像素的磁性。不同的磁鐵陣列會將不同的影像編程到設備中。圖片來源:Jeremy Little,密西根工程公司

部分受魷魚啟發的柔性螢幕可以像電腦一樣使用磁場而不是電子設備來儲存和顯示加密影像。該研究是報道先進材料由密西根大學工程師設計。

「這是機械材料首次使用磁場進行系統級加密、資訊處理和計算。與一些早期的機械計算機不同,該設備可以纏繞在你的手腕上,」沃爾夫岡·保利學院教授 Joerg Lahann 說。工程和該研究的共同通訊作者。

研究人員的螢幕可以用在光源和電源不方便或不需要的地方,包括衣服、貼紙、身分證、條碼和電子書閱讀器。當放置在標準磁鐵附近時,單一螢幕可以顯示每個人都可以看到的圖像;或者當放置在充當加密金鑰的複雜磁鐵陣列上時,可以顯示私人加密圖像。

密西根大學材料科學與工程系助理教授兼通訊作者Abdon Pena-Francesch 表示:「只有在提供正確的金鑰時,該設備才能被編程為顯示特定資訊。而且沒有任何代碼或電子設備可以被駭客攻擊。 」“這也可以用於變色表面,例如偽裝機器人。”

圖片來源:密西根大學工程學院

搖動螢幕會擦除顯示內容,就像蝕刻草圖一樣,只不過圖像被編碼在螢幕內珠子的磁性中。當顯示器再次暴露在磁場中時,它會恢復。

這些珠子透過在橙色和白色半球之間翻轉而起到像素的作用。珠子的橙色半部含有微小的磁性顆粒,當它們暴露在磁場中時,它們可以上下旋轉,從而提供顯示圖像所需的顏色對比。

將像素暴露在磁鐵中,可以對它們進行編程,使其在拉力或推力磁場中顯示白色或橙色,這種狀態稱為極化。對於一些由氧化鐵磁性顆粒製成的像素,可以用相對弱的磁場來改變偏振。但也包含釹顆粒的像素的偏振更難改變——需要強磁脈衝。

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材料科學與工程助理教授 Abdon Pena-Francesch(左)與材料科學與工程博士生 Zane 張(右)在顯微鏡下觀察魷魚皮。研究人員根據動物的色素囊來決定螢幕像素的大小。圖片來源:Jeremy Little,密西根工程公司

將螢幕放在具有不同強度和方向的磁鐵網格上可以選擇性地改變螢幕某些部分的偏振,導致在相同的磁場方向下一些像素翻轉白色,而另一些像素翻轉橙色。這就是圖像的編碼方式。

然後,圖像可以在任何弱的情況下顯示,包括一塊普通磁鐵。但由於氧化鐵顆粒可以用相對較弱的場重新編程,私人可以用第二個磁柵顯示,磁柵選擇性地重寫螢幕某些區域的翻轉方式。當返回到標準磁鐵時,像素恢復到原來的偏振狀態以顯示公共影像。

可以從單一公有影像中顯示多個私有影像,每個影像都有一個唯一的金鑰。解碼密鑰還可以編程為僅與特定的編碼密鑰一起使用,以提高安全性。

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色素囊散佈在這個魷魚標本的大部分錶面上。圖片來源:Jeremy Little,密西根工程公司

該團隊透過研究魷魚和章魚來決定螢幕的分辨率,它們透過擴張和收縮皮膚中的色素囊來改變顏色。

「如果你把珠子做得太小,顏色的變化就會變得太小而看不見,」密西根大學博士生 Zane 張說。和工程以及該研究的第一作者。「魷魚的色素囊具有最佳化的尺寸和分佈,可以提供,所以我們調整了我們的設備以匹配它們的尺寸。

更多資訊:張增豪等人,用於資訊顯示、記憶體和加密的Janus Swarm超材料,先進材料(2024)。DOI:10.1002/adma.202406149

引文:受魷魚和章魚的啟發,新螢幕無需電子設備即可儲存和顯示加密影像(2024 年 9 月 16 日)檢索日期:2024 年 9 月 16 日取自 https://techxplore.com/news/2024-09-squids-octopi-screen-displays-encrypted.html

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