前言

巧克力已經很美味了，可曾想過，如何在沒有新增任何色素的情況下，就能看到巧克力表面出現如同光碟片閃爍的光澤，在光線下跳舞和閃耀呢？！這些五彩繽紛的色調並非來自染料或塗層，而是光波在巧克力本身的微細紋理上的反射喔。作者們規劃一場以甜蜜的巧克力來學光學的課程，讓我們一起跟著陳坤龍老師的腳步，將巧克力的表面塑造出閃亮的光澤，讓普通巧克力變身為閃著極光色彩的炫目巧克力！


圖1. 極光巧克力(Holographic Chocolate)

一、製作

（一）所需材料

1.巧克力

2.全像繞射光柵薄膜(Holographic Diffraction Grating Film)：是一種塑膠薄膜，具有特殊的彩虹色表面結構（圖2、3）。

3.準確的食品級溫度計或其他可調整巧克力溫度的方法

4.基本的廚房設備和用品（如：鍋子）

圖2. 全像繞射光柵薄膜


圖3. 全像繞射光柵薄膜展開

然而，開始製作前，首先要注意幾點事項：

1.巧克力的選擇：牛奶巧克力和白巧克力也可以，但黑巧克力效果最好。巧克力越平整越好，不建議有其他添加物，如堅果、葡萄乾..等等，因為這些添加劑會導致巧克力與光柵薄膜無法緊密貼覆，從而破壞圖案。

2.全像繞射光柵薄膜的選擇：選擇雙軸光柵（每英寸13500條線），因為可比單軸（線性）光柵給予更多角度的顏色。如果好好地清潔任何剩餘的巧克力或指紋油，而不刮傷表面，是可以重複使用光柵薄膜。並請儘量不要折疊或折皺光柵薄膜，因為任何褶皺都是永久性的。

（二）步驟

｜第1步｜融化巧克力
融化2/3的巧克力（稍後將使用另外1/3，所以先不要吃）。融化的方法有很多，但建議用隔水加熱，較易控制溫度，且可不斷地攪拌，以保持所有巧克力都均勻地加熱和混合。測量溫度，當所有的巧克力都融化並達到45°C時，即可將碗取出。也可使用微波爐加熱。在等待融化的過程中，開始進行下一個步驟。

｜第2步｜對巧克力進行調溫(tempering)
巧克力是一種特別的材料，它可以凝結成6種不同的固體形式或晶相(crystal phases)，每個晶相都有不同的特性，只有一個晶相－第五相(phase 5)具有光澤、脆性和入口即化的美味。為了確保得到高品質的巧克力，使其具有彩虹結構，看起來和吃起來都很好，我們需要對巧克力進行調溫，以確保能完全生長出「第五相」的晶體。

有很多方法可以做到這一點，但最簡單的是在巧克力中加入我們之前保存的1/3的巧克力。我們需要做的是將巧克力切成小塊，然後將這些小塊全部投入45℃的熔融巧克力中。一次性把它們全部丟進去，並迅速攪拌。這樣做既可以快速冷卻巧克力，防止形成不良的「第六相」晶體，又可以增加大量理想的 「第五相」晶體。


｜第3步｜巧克力放到全像繞射光柵薄膜上
展開薄膜，找出有結構的一面（這一面對你的手指會有輕微的抓握感）。將薄膜的結構面朝上鋪好，用任何喜歡的方式將巧克力放到薄膜上：倒入、用勺子、用管子、滴入…。


圖4. 學員將巧克力放到全像繞射光柵薄膜上


圖5. 巧克力放上全像繞射光柵薄膜之成品圖

｜第4步｜小心翼翼地剝開
一旦巧克力凝固並足夠結實後，可以剝離全像繞射光柵薄膜。關鍵是要記住，因為薄膜會彎曲，而巧克力不會，所以是要把薄膜從巧克力上剝下來。另外，儘量避免觸摸從薄膜下露出的彩虹表面。因為不僅微觀結構很脆弱，而且手指的溫度幾乎會立即融化結構，破壞被觸摸到的閃光圖案。注意只處理巧克力的邊緣。你指尖的任何熱量都會融化脆弱的表面結構。

｜第5步｜尋找極光
在強烈的定向光下，如陽光直射或手電筒，它們會顯示得最好。注意：可能要嘗試不同的光源角度，以便很好地觀察到那些閃閃發光的色調。

｜第6步｜保存巧克力
為了達到最佳效果，請將巧克力保存在涼爽的室溫或溫度更低的地方。如果巧克力表面稍微融化，圖案就會消失了。


圖6. 凝結巧克力


圖7. 已剝離全像繞射光柵薄膜的巧克力


圖8. 全像圖@極光巧克力

二、原理說明

產生色彩的主要來源為色素或構造色(structural color)，又稱物理色(physical color)。色素有選擇性地吸收某些顏色的光，而反射和散射其他色彩的光。有別於化學色是靠色素來顯色，若是照光角度改變時可以產生顏色的變化則是屬於物理色，亦即構造色是藉由某些物體表面的奈米級的結構來呈現出色澤。因此構造色是由干涉、繞射和散射等光學效應所造成，具有許多色素色所沒有的美妙特性，如虹彩色澤、高亮度和色彩飽和度。

某些蝴蝶翅膀、鳥類羽毛和烏賊皆呈現出明亮的構造色，其鮮豔的色彩通常來自許多僅數百奈米大小的微小結構，這類結構的尺寸和間隔會從整個日光頻譜中篩選出特定波長。舉例而言，大自然界的某些蝴蝶在蝶翅上有著溝紋的極細微構造，能藉此構造使照射的光線產生繞射(diffraction)現象，形成所謂「構造色」的耀眼金屬色澤，而且這種色澤能夠隨著光線和我們觀看的角度的變化而變化。

再想想人工製作出來的光碟片，在「白光」的光源（如太陽光、日光燈等）照射下，光碟片上會呈現出亦可出現這些炫麗的彩虹光澤。之所以有這些光澤，是因為白色光混合了各種顏色的光，而光碟片上有編碼資料的微小凹槽(microscopic pits)，這些凹槽小到足以使光波在繞射的效應中相互干擾，白色光中的各種不同顏色光（波長不同）有不同的繞射角，因此不同顏色的光就會分散開來，而形成彩虹。通常情況下，全像圖是用鐳射印在如鋁等平坦的金屬表面上，當光線以某種角度照射到表面時，就會出現彩虹色的全像圖(hologram)， 日常生活中常見於信用卡背面的安全貼紙。中華郵政為增進國人對深海生物的認識，即曾以臺灣附近海域深海中層帶生物為主題，發行「臺灣深海生物郵票小全張」，而為增添集郵趣味及凸顯深海生物發光的特性，發光部位使用磷光油墨印刷，在黑暗中可顯現光影；另為表現棘銀斧魚銀亮的身體，特在圖案上燙印雷射全像膜(holographic foil)。

因此，我們可運用相同的原理，在沒有使用任何色素或添加物的情況下，讓巧克力表面出現有如同極光的閃亮光芒。其原理首先必須先從巧克力的特性談起，巧克力是可可豆的產物：可可脂和可可粉製成。除了沒加可可粉的白巧克力之外，一般的巧克力本身是棕色。所以，想改變可可粉本身的顏色是一件不可能的事情，因此只能從巧克力的表面下功夫。關鍵是使用具有微小凹槽的表面（亦即全像繞射光柵薄膜）作為已處於適當溫度的巧克力的模具。

再者，由於光的繞射對於物質本身的反射性有要求，想要使巧克力表面發出彩色的光，就必須先讓巧克力表面變得非常光滑和穩定，這就涉及到巧克力的調溫。構成巧克力的可可脂是一種特殊的脂肪，在不同的溫度下，它會有不同的晶體形態。巧克力的調溫，就是通過調節溫度，讓可可脂形成一種完美的可可晶體。在調溫的過程中，可可脂中的不穩定的晶體會全部分解，然後重組形成完美的晶體。當不斷地攪動，完美的巧克力晶體會相互連結在一起，形成一個緊密的網絡。這樣完美狀態下的巧克力，硬度和穩定性都是最佳的，而且還具有光澤的外殼。

只有調溫好的巧克力才具有細小的晶體結構，方能融入繞射光柵薄膜的凹槽，並在取出時保持其閃亮的表面。因此，當把調溫好的巧克力倒在全像繞射光柵薄膜上時，巧克力會滲入所有的小凹槽。當巧克力變硬後，移除薄膜，巧克力本身的表面就會有薄膜的圖案。如果用白光照射巧克力，會看到如彩虹般的色彩；如果用雷射只照射一種顏色的光，巧克力會把光繞射成小光點。

 結語

總結而言，極光巧克力是使用刻有細微凸起或微結構的全像繞射光柵薄膜作為模具，將調溫好的巧克力倒入一個此模具中，就相當於在巧克力表面刻上了繞射光柵，將全像圖直接嵌入到巧克力表面，讓我們可以不用色素，做出有著極光色彩的炫目巧克力！