Onderzoekers hebben een superdunne, niet giftig, lichtgewicht, eetbare ultrawitte coating die kan worden gebruikt om helderdere verven en coatings te maken, voor gebruik in de cosmetica, voedings- of farmaceutische industrie.

Het materiaal - dat 20 keer witter is dan papier - is gemaakt van niet-giftige cellulose en bereikt zo'n heldere witheid door de structuur van de ultradunne schubben van bepaalde soorten kever na te bootsen. De resultaten worden gerapporteerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen .

Heldere kleuren worden meestal geproduceerd met behulp van pigmenten, die bepaalde golflengten van licht absorberen en andere weerkaatsen, die onze ogen dan als kleur waarnemen.

Om als wit te verschijnen, echter, alle golflengten van licht moeten met dezelfde efficiëntie worden gereflecteerd. De meeste in de handel verkrijgbare witte producten - zoals zonnecrèmes, cosmetica en verven - bevatten sterk brekende deeltjes (meestal titaniumdioxide of zinkoxide) om licht efficiënt te reflecteren. Deze materialen, terwijl het als veilig wordt beschouwd, niet volledig duurzaam of biocompatibel zijn.

In de natuur, de Cyphochilus-kever, die inheems is in Zuidoost-Azië, produceert zijn ultrawitte kleur niet door pigmenten, maar door gebruik te maken van de geometrie van een dicht netwerk van chitine - een molecuul dat ook wordt aangetroffen in de schelpen van weekdieren, de exoskeletten van insecten en de celwanden van schimmels. Chitine heeft een structuur die licht extreem efficiënt verstrooit - wat resulteert in ultrawitte coatings die erg dun en licht zijn.

"Wit is een heel speciaal type structuurkleur, " zei co-auteur van het papier Dr. Olimpia Onelli, van Cambridge's Department of Chemistry. "Andere soorten structurele kleuren - bijvoorbeeld vlindervleugels of opalen - hebben een specifiek patroon in hun structuur wat resulteert in levendige kleuren, maar om wit te produceren, de structuur moet zo willekeurig mogelijk zijn."

Het Cambridge-team, werken met onderzoekers van de Aalto University in Finland, de structuur van chitine nagebootst met behulp van cellulose, die niet giftig is, overvloedig, sterk en bio-compatibel. Met behulp van kleine strengen cellulose, of cellulose nanofibrillen, ze konden hetzelfde ultrawitte effect bereiken in een flexibel membraan.

Door een combinatie van nanofibrillen van verschillende diameters te gebruiken, de onderzoekers waren in staat om de dekking af te stemmen, en daarom de witheid, van het eindmateriaal. De membranen gemaakt van de dunste vezels waren transparanter, terwijl het toevoegen van medium en dikke vezels resulteerde in een meer ondoorzichtig membraan. Op deze manier, de onderzoekers konden de geometrie van de nanofibrillen zo fijn afstemmen dat ze het meeste licht weerkaatsen.

"Deze op cellulose gebaseerde materialen hebben een structuur die bijna op spaghetti lijkt, daarom kunnen ze het licht zo goed verstrooien, " zei senior auteur dr. Silvia Vignolini, ook van Cambridge's Department of Chemistry. "We moeten de mix precies goed hebben:we willen niet dat het te uniform wordt, en we willen niet dat het instort."

Zoals de keverschubben, de cellulosemembranen zijn extreem dun:slechts enkele miljoensten van een meter dik, hoewel de onderzoekers zeggen dat nog dunnere membranen kunnen worden geproduceerd door hun fabricageproces verder te optimaliseren. De membranen verstrooien licht 20 tot 30 keer efficiënter dan papier, en kan worden gebruikt om efficiënte, heldere, duurzame en biocompatibele witte materialen van de volgende generatie te produceren.