Wetenschappers hebben een manier ontwikkeld om een ​​rijker kleurenpalet uit het beschikbare spectrum te halen door gebruik te maken van ongeordende patronen die zijn geïnspireerd op de natuur en die normaal gesproken als zwart worden gezien.

Kleuren die we in de natuur zien, zijn vaak afkomstig van patronen op nanoschaal die licht op bepaalde manieren terugkaatsen. De vleugel van een vlinder, bijvoorbeeld, kan blauw lijken omdat kleine groeven in het oppervlak van de vleugel ervoor zorgen dat alleen blauw licht wordt gereflecteerd.

Wanneer oppervlakken zwart of wit lijken, echter, het is vaak omdat de structuren op nanoschaal volledig ontregeld zijn, waardoor al het licht wordt geabsorbeerd of gereflecteerd.

Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Birmingham heeft nu een manier gevonden om de manier waarop licht door deze ongeordende oppervlakken gaat te regelen om levendige kleuren te produceren.

Het team, waaronder collega's van de Ludwig Maximilian Universiteit van München, Duitsland, en Nanjing Universiteit in China, heeft de methode vergeleken met technieken die kunstenaars al eeuwen gebruiken. Een van de bekendste voorbeelden hiervan is de Romeinse Lycurgus-beker uit de vierde eeuw, gemaakt van glas dat groen lijkt als er van voren licht op schijnt, maar rood als er van achteren licht doorheen schijnt.

In een moderne opmars, het onderzoeksteam toonde een manier aan om dit effect fijn te beheersen om een ​​buitengewoon nauwkeurige kleurweergave te produceren.

De verschillende kleuren in de afbeelding worden weergegeven in verschillende diktes van een transparant materiaal, zoals glas, op een lithografische plaat. Daar bovenop, de onderzoekers legden de ongeordende laag neer - in dit geval gemaakt van willekeurige clusters van gouden nanodeeltjes. Eindelijk, onder deze laag, het team plaatste een spiegel om een ​​transparante holte te vormen. De holte is in staat om lichtdeeltjes op te vangen, of fotonen, binnenkant. De fotonen gedragen zich als golven in de holte, resoneren op verschillende frequenties onder het lithografische oppervlak en verschillende kleuren vrijgeven afhankelijk van de lengte van elke golf.

Door deze techniek te gebruiken, het team was in staat om een ​​Chinees aquarelschilderij te reproduceren met een uitstekende kleurnauwkeurigheid.

Hoofd onderzoeker, Professor Shuang Zhang, legt uit:"De verschillende manieren waarop de natuur kleur kan produceren, zijn echt fascinerend. Als we ze effectief kunnen benutten, we kunnen een schat aan rijkere, levendigere kleuren dan we tot nu toe hebben gezien."

Co-auteur Dr. Changxu Liu voegt toe:"In de natuurkunde, we zijn gewend te denken dat willekeur in nanofabricage slecht is, maar hier laten we zien dat willekeur in sommige specifieke toepassingen superieur kan zijn aan een geordende structuur. Ook, de lichtintensiteit binnen de willekeurige structuren die we hebben geproduceerd, is echt sterk - we kunnen dat gebruiken in andere gebieden van de natuurkunde, zoals nieuwe soorten detectietechnologieën."