受魷魚和其他頭足類動物變色皮膚的啟發，研究人員開發出一種柔性螢幕，無需使用電子設備，只需微小的磁性顆粒就能儲存和顯示加密影像。

一段時間以來，科學家一直在研究超材料，透過設計使材料具有自然界中通常找不到的特性，從而創造出隱形斗篷和透骨超音波等不同的東西。尤其是機械超材料，它能夠透過材料與結構之間的相互作用實現可編程行為，從而實現超越其機械特性的高級功能。

研究人員正在探索在資訊處理和計算中使用機械超材料的潛力。然而，它們的使用受到限制，因為它們依賴折疊、彎曲和扣合的機制，很難小型化。現在，密西根大學（UM）的工程師們開發出了一種柔性顯示屏，它利用磁場而不是電子設備來顯示影像。它的靈感來自烏賊的皮膚。

“這是機械材料首次利用磁場進行系統級加密、資訊處理和計算，”該研究的共同通訊作者、麻省理工大學化學工程教授約爾格-拉漢恩（Joerg Lahann）說。另一位通訊作者、材料科學與工程助理教授Abdon Pena-Francesch 在下面的影片中解釋了研究人員是如何開發這種螢幕的。

但魷魚是如何參與其中的呢？魷魚和其他頭足類動物的表皮層都有嗜鉻細胞，這些器官包含色素囊，在肌肉的控制下迅速膨脹和收縮。嗜鉻細胞的集體作用使魷魚能夠調整其皮膚顏色和圖案，以適應其目的：偽裝、捕食或交配。研究人員正是從嗜鉻細胞的收縮和擴張中得到啟發，並幫助他們確定了螢幕的分辨率。

“如果把珠子做得太小，顏色的變化就會變得太小而無法看到，”材料科學與工程專業博士生、本研究的第一作者張贊恩說。 “烏賊的色素囊具有優化的尺寸和分佈，可以提供高對比度，因此我們調整了設備的像素，使其與色素囊的尺寸相匹配。”

給研究人員帶來靈感的烏賊皮色素囊傑里米-利特爾/密西根工程

這些”像素”其實是一群磁活性Janus 粒子（MAJP）。傑納斯粒子是一種特殊的奈米粒子，其表面具有兩種或兩種以上不同的物理特性。在這裡，研究人員創造了雙室MAJPs，一室由釹鐵硼（NdFeB）鐵磁性微顆粒和超順磁性氧化鐵奈米顆粒（SPIONs）組成，另一室由氧化鈦（TiO2）顏料組成。

利用MAJP 的開關機制，研究人員可以利用磁場將粒子群編程為多種狀態。例如，他們可以定義兩種狀態–“開”和”關”–由MAJP的方向和它們共同顯示的顏色決定：鐵室向上為橙色；鈦室向上為白色。這樣，像素狀的MAJP 就會根據外加磁場的磁化方向（或極化方向）在橘色和白色之間翻轉。對於用氧化鐵磁性粒子製成的MAJPs，極化可以在相對較弱的磁場中改變。然而，包含釹粒子的MAJPs 的極化則需要強磁脈衝。

將螢幕放在一組不同強度和方向的磁鐵上，可以選擇性地改變螢幕某些部分的極化，在相同的磁場下，有些像素會變成白色，而有些像素則會變成橘色。圖像就是這樣被編碼的。

由於氧化鐵奈米粒子可以利用相對較弱的磁場進行重新編程，因此可以透過第二個磁柵顯示私人影像，選擇性地改寫螢幕某些部分的翻轉方式。當氧化鐵粒子回到標準磁體時，它們會恢復到原來的極化狀態，並顯示公共影像。

一個公開圖像可以包含多個私人圖像，每個私人圖像都有一個獨特的解碼密鑰，透過編程，解碼密鑰只能與特定的編碼密鑰一起工作，從而增加了額外的安全性。

Pena-Francesch 說：”這種設備可以編程，只有在提供正確的按鍵時才會顯示特定資訊。而且沒有代碼或電子設備需要黑客破解。這也可用於變色表面，例如偽裝機器人。”

它讓人聯想到Etch-A-Sketch（一種從20 世紀50 年代末就開始流行的紅框機械繪畫玩具），晃動螢幕可以擦除顯示內容。再次將其置於磁場中，影像就會恢復。

研究人員說，這種螢幕是為在光和電源不實用或不可取的情況下使用而設計的，例如在衣服、貼紙、ID 徽章、條碼和電子書閱讀器上。

這項研究發表在《先進材料》雜誌。