Intens gekleurde goedkope films gemaakt van cellulose kunnen worden gebruikt in plaats van giftige kleurstoffen, of om namaakmaterialen op te sporen.

Felgekleurd, iriserende films, gemaakt van dezelfde houtpulp die wordt gebruikt om papier te maken, zou mogelijk de traditionele giftige pigmenten in de textiel- en veiligheidsindustrie kunnen vervangen. De films gebruiken hetzelfde principe als te zien is in enkele van de meest levendige kleuren in de natuur, resulterend in kleuren die niet vervagen, ook na een eeuw.

Enkele van de helderste en meest kleurrijke materialen in de natuur – zoals pauwenveren, vlindervleugels en opalen – krijgen hun kleur niet van pigmenten, maar alleen door hun interne structuur.

Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een soortgelijke structuur nagebouwd in het laboratorium, wat resulteert in felgekleurde films die kunnen worden gebruikt voor textiel- of beveiligingstoepassingen. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde optische materialen .

In planten zoals Pollia condensata, opvallende iriserende en metallic kleuren zijn het resultaat van cellulosevezels die in spiraalvormige stapels zijn gerangschikt, die licht weerkaatsen op bepaalde golflengten.

Cellulose bestaat uit lange ketens van suikermoleculen, en is het meest voorkomende biomassamateriaal in de natuur. Het is te vinden in de cellen van elke plant en is de belangrijkste verbinding die celwanden hun sterkte geeft.

"De natuur is een grote inspiratiebron:we kunnen biocompatibele, goedkope en overvloedige materialen voor het maken van materialen die toepassingen hebben in het dagelijks leven, " zei dr. Silvia Vignolini van de scheikunde van Cambridge, die het onderzoek leidde. "De materialen die we produceren kunnen worden gebruikt als vervanging voor giftige kleurstoffen en kleurstoffen in voedsel, maar ook in veiligheidsetiketten of cosmetica."

De onderzoekers gebruikten houtpulp, hetzelfde materiaal dat wordt gebruikt voor de productie van papier, als hun uitgangsmateriaal. Door de structuur van de cellulose in de houtpulp te manipuleren, de onderzoekers waren in staat iriserende kleurenfilms te fabriceren zonder gebruik te maken van pigmenten.

Om de films te maken, de onderzoekers haalden cellulose nanokristallen uit de houtpulp. Wanneer gesuspendeerd in water, de staafachtige nanokristallen assembleren spontaan tot nanogestructureerde lagen die selectief licht van een specifieke kleur reflecteren. De gereflecteerde kleur is afhankelijk van de afmetingen van de lagen. Door de vochtigheidsgraad tijdens de filmfabricage te variëren, de onderzoekers waren in staat om de gereflecteerde kleur te veranderen en de verschillende fasen van de kleurvorming vast te leggen.

"Cellulose is een bekende, goedkoop materiaal gebruikt in de papier- en farmaceutische industrie, en wordt ook gebruikt in filters en isolatiematerialen, het potentieel ervan wordt echter nog niet volledig benut, " zei de hoofdauteur van het artikel, dr. Ahu Gumrah Dumanli, van het Cavendish-laboratorium van de universiteit. "Het is belangrijk om de materialen volledig te begrijpen als we ze willen gebruiken voor toepassing in optische apparaten."