Onderzoekers van de Universiteit van Surrey hebben een innovatieve nieuwe techniek ontwikkeld om een ​​van de grootste prestaties van de natuur na te bootsen:natuurlijke structurele kleur.

Na diepgaand onderzoek om de fysica achter de fotonische bandkloof in gestructureerde fotonische materialen te verklaren, er is een nieuwe methode bedacht om de interne structuren van natuurlijke materialen te karakteriseren en hun interactie met licht te repliceren met behulp van 3D-printen van keramiek. De interne structuur van materialen en hun lokale zelfuniformiteit dicteren hun vermogen om diffuus te absorberen, licht reflecteren en doorlaten.

Tijdens deze studie vonden onderzoekers een directe relatie tussen de uniformiteit van de interne structuur (op golflengteschalen) en het vermogen om bepaalde golflengten in natuurlijke materialen te blokkeren. Gewapend met deze kennis ontwikkelden onderzoekers een nieuwe wiskundige metriek om te meten welke fotonische structuren de voortplanting van licht het beste beheersen, waardoor het mogelijk wordt om nieuwe materialen te ontwerpen met verschillende functionaliteiten, afhankelijk van de behoefte.

Het testen van de theorie, onderzoekers ontwikkelden de allereerste amorfe gyroïde (triamond) structuur met bandhiaten, die vergelijkbaar is met de structuur in sommige vlindervleugels, via een 3D-keramische printer. Net als structuren in de natuur kunnen deze structuren licht reflecteren en absorberen, geluids- en hittegolflengten leiden de weg voor het creëren van warmte-afstotende raamfolies en verven om de energie-efficiëntie van gebouwen en voertuigen te verbeteren.

Hoofdauteur dr. Marian Florescu van de Universiteit van Surrey zei:"Het is echt verbazingwekkend dat wat we dachten dat een kunstmatig ontwerp was, van nature in de natuur aanwezig kan zijn.

"Deze ontdekking zal van invloed zijn op hoe we in de toekomst materialen ontwerpen om hun interactie met licht te manipuleren, warmte en geluid."

Deze studie is vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .