Een door Nagoya University geleid onderzoeksteam bootst de rijke kleur van het verenkleed van vogels na en demonstreert nieuwe manieren om te bepalen hoe licht interageert met materialen.

Heldere kleuren in de natuurlijke wereld zijn vaak het gevolg van kleine structuren in veren of vleugels die de manier veranderen waarop licht zich gedraagt ​​wanneer het wordt gereflecteerd. De zogenaamde "structurele kleur" is verantwoordelijk voor de levendige tinten van vogels en vlinders. Door dit effect kunstmatig te benutten, kunnen we nieuwe materialen ontwikkelen voor toepassingen zoals zonnecellen en kameleonachtige adaptieve camouflage.

Geïnspireerd door de diepblauwe kleur van een inheemse Noord-Amerikaanse vogel, Stellaire gaai, een team van de Universiteit van Nagoya reproduceerde de kleur in hun laboratorium, waardoor een nieuw type kunstpigment ontstaat. Deze ontwikkeling werd gerapporteerd in Geavanceerde materialen .

"De veren van de Stellar's Jay's zijn een uitstekend voorbeeld van hoekonafhankelijke structurele kleur, " zegt de laatste auteur Yukikazu Takeoka, "Deze kleur wordt versterkt door donkere materialen, wat in dit geval kan worden toegeschreven aan zwarte melaninedeeltjes in de veren."

In de meeste gevallen, structurele kleuren lijken te veranderen wanneer ze vanuit verschillende perspectieven worden bekeken. Bijvoorbeeld, stel je de manier voor waarop de kleuren aan de onderkant van een cd lijken te verschuiven wanneer de schijf vanuit een andere hoek wordt bekeken. Het verschil in het blauw van Stellar's gaai is dat de structuren, die interfereren met licht, zitten bovenop zwarte deeltjes die een deel van dit licht kunnen absorberen. Dit betekent dat onder alle hoeken, hoe je het ook bekijkt, de kleur van de Stellar's Jay verandert niet.

Het team gebruikte een "laag-voor-laag"-benadering om films van fijne deeltjes op te bouwen die de microscopisch kleine sponsachtige textuur en zwarte rugdeeltjes van de veren van de vogel nabootsten.

Om de veren na te bootsen, de onderzoekers bedekten microscopisch kleine zwarte kerndeeltjes met lagen van nog kleinere transparante deeltjes, om framboosachtige deeltjes te maken. De grootte van de kern en de dikte van de lagen bepaalden de kleur en verzadiging van de resulterende pigmenten. belangrijk, de kleur van deze deeltjes veranderde niet met de kijkhoek.

"Ons werk vertegenwoordigt een veel efficiëntere manier om kunstmatig geproduceerde hoekonafhankelijke structurele kleuren te ontwerpen, "Takeoka voegt eraan toe. "We hebben nog veel te leren van biologische systemen, maar als we deze verschijnselen kunnen begrijpen en met succes kunnen toepassen, een hele reeks nieuwe metamaterialen zal toegankelijk zijn voor allerlei geavanceerde toepassingen waar interactie met licht belangrijk is."