Groen is altijd de kleur van afgunst geweest - en in nanotechnologie, het is niet anders.

Mensen hebben zich altijd tot de natuur gewend voor tips, tools en #inspo.

Eeuwenlang, we hebben plantaardige en dierlijke pigmenten gebruikt om onze kleding in alle kleuren van de regenboog te verven.

Maar sommige tinten komen gemakkelijker dan andere.

Gooi wat schaduw

In de natuur, groene of blauwe kleurstoffen zijn lastig te maken.

Vandaag de dag, we kunnen blauwe dingen maken in twee keer schudden van de staart van een hond. Maar vóór synthetische kleurstoffen, plantaardig indigo was 'blauw goud', een waar zo waardevol dat veel mensen werden uitgebuit bij de productie ervan.

Even lastig te vinden waren groene kleurstoffen. Grotendeels, mensen zouden indigo mengen met gele pigmenten van saffraan, kurkuma en uienschillen.

Maar de kleine haarstreepvlinder heeft - net als veel andere vlinders - de chemische route helemaal kunnen vermijden. Om zijn Grinchy-tint te krijgen, het bootst gewoon fysiek de golflengte van licht na.

Groen zien

Dus het dogma is dat licht in golven reist.

Verschillende kleuren komen overeen met verschillende golflengten. Golflengten worden gemeten door de afstanden tussen pieken en dalen in lichtgolven.

We nemen dingen waar als bepaalde kleuren omdat pigmenten bepaalde golflengten absorberen.

Mijn jeans is blauw omdat ze pigmenten bevatten die violet absorberen, indigo, groente, geel, oranje en rood licht maar reflecteren blauw. Mijn schoenen zijn zwart omdat het leer is behandeld met vlekken die alle kleuren absorberen, en mijn shirt is roze omdat het gewoon een verdomd leuke kleur is.

Laten we fysiek worden

Maar kleur is niet altijd chemisch. Soms is het fysiek.

Op de vleugel van de haarstreep, structurele kleuring treedt op wanneer licht weerkaatst op microscopisch kleine kristallieten.

De kristallieten hebben deze gekke 3D-labyrintstructuur. Wetenschappers noemen ze gyroïden.

Een gyroid-nanostructuurnetwerk omvat individuele schubben op de vleugel. Kristallieten lopen op richels langs de schubben en worden gekruist door ribben.

Dit betekent dat elke individuele vlinderschaal wordt bedekt door een complexe maar zeer regelmatige structuur met gelijkmatig verdeelde pieken en dalen.

Omdat de afstanden tussen pieken en dalen van deze structuur overeenkomen met de golflengte van groen licht, wij zien groen.

De harde dingen

Biologische gyroid-nanostructuren zijn pas vrij recent grondig bestudeerd. Maar niet omdat wetenschappers er niet in geïnteresseerd waren.

hun echt, echt belachelijk klein formaat maakt ze behoorlijk lastig om te onderzoeken. Letterlijk, een centrum voor mieren zou voor hen duizend keer te groot zijn.

Een ander probleem is dat de meeste zijn gemaakt van een dun membraan dat wordt ondersteund door water.

Om te proberen een glimp op te vangen van deze levende structuren in een elektronenmicroscoop, we moeten ze in een vacuüm plaatsen.

Dit gaat net zo goed als het blazen van zeepbellen in de ruimte - met andere woorden, niet goed.

Zonder lucht om het membraan terug te duwen, ze barsten. Snel.

Maar de gyroïden van onze vlinder zijn niet gemaakt van membranen. Liever, ze zijn gemaakt van een hard materiaal dat chitine wordt genoemd. Het is een suiker die wordt aangetroffen in de schelpen van insecten en schaaldieren, maar ook in vissenschubben en paddenstoelen.

En het is aanzienlijk gemakkelijker om op nanometerschaal een goed beeld te krijgen van wat zich onder een microscoop bevindt.

Kleine inzichten

Nanostructuren zijn vrijwel overal, en ze zijn voor zo ongeveer alles bruikbaar.

Ze maken lotusbladeren zelfreinigend. Ze maken gekkovoeten plakkerig. Ze helpen schaatsenrijders over het water te lopen.

We kunnen alleen degenen observeren die een optisch effect creëren, maar zelfs dan, ze zijn vrij algemeen.

De glanzende regenbogen die vanuit verschillende hoeken op oesterschelpen spelen. De levendige tinten van de (innovatief genoemde) blauwgele ara. Of de marmeren bes, wat misschien wel het helderste biologische materiaal ter wereld is.

Al deze komen van nano-bits en bobs die het licht verstoren.

Zelfs onder vlinders, nanostructuren komen veel voor. Ze kunnen blues creëren, groen en irisatie. Zelfs de antireflectiecoating op bijna onzichtbare glasswing-vlinders heeft nanostructuren te danken.

In principe, de gyroïden van de haarstreepvlinder zijn speciaal, maar niet zo speciaal.

Wat het wel uniek maakt, is dat Voor de eerste keer, we hebben een beeld van hoe de nanostructuren zich zouden kunnen vormen.

Wetenschappers hebben beschreven wat lijkt op groeiende gyroïden die omhoog marcheren van de wortel naar de punt van de vleugelschubben.

Zoals de von Trapps opgesteld in hun matchy-matchy uniformen, de nanokristallijne structuren gaan van klein naar groot.

Van deze momentopname wetenschappers kunnen afleiden hoe nanostructuren tot stand komen.

Groenogig monster

Al deze nano-actie maakt wetenschappers een beetje jaloers.

Mensen kunnen nanostructuren voor zoveel verschillende en nuttige dingen gebruiken.

En we gebruiken er al veel in ons dagelijks leven. Maar we hebben de dingen pas de laatste jaren bestudeerd. De natuur heeft een kleine voorsprong (lees:3 miljard jaar) bij het ontwikkelen van efficiënte massaproductie van nanostructuren.

Dus hoe bevriezen vlinders zichzelf in nano-bling tegen de vleermuis van een ommatidia? Deze observatie van de vleugel van de haarstreep is de eerste stap in het beantwoorden van die vraag.

Maar zeker voordat we het weten, onze kleren zullen worden bedekt met zelfreinigende, van kleur veranderend, klimaatcontrolerende onzichtbare nanostructuren.

Het is niet de eerste keer dat mensen zich laten inspireren door de natuur. En het zal zeker niet de laatste zijn.

Dit artikel verscheen voor het eerst op Particle, een wetenschappelijke nieuwswebsite gebaseerd op Scitech, Perth, Australië. Lees het originele artikel.