Wetenschappers hebben een volledig nieuw type opaal ontdekt dat wordt gevormd door een gewoon zeewier dat gebruikmaakt van natuurlijke technologie door zelf een nanostructuur van oliedruppels te assembleren om te bepalen hoe licht door zijn cellen wordt weerkaatst om een ​​glinsterende reeks kleuren weer te geven die tot nu toe, is alleen gezien in de edelsteen.

De bevindingen, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang en geleid door Drs Heather Whitney en Ruth Oulton van de Universiteit van Bristol, laten zien dat de helderblauwe en groene iriserende glans van het bruine algenzeewier, ook bekend als "regenboogwier" (Cystoseira Tamariscifolia) en wordt algemeen aangetroffen in de Europese kuststreek, inclusief het VK, komt voort uit een complexe nanostructuur die bepaalt hoe licht reflecteert van zijn cellen die chloroplasten bevatten. Nog opmerkelijker, is hoe deze zeewieren deze zelfassemblage aan en uit kunnen zetten, het creëren van veranderende opalen die reageren op het veranderende zonlicht in getijdenpoelen.

Dergelijke structuren ontstaan ​​uit bolletjes van nanogrootte die op een regelmatige manier stevig op elkaar zijn gepakt en het is bij optica-experts bekend dat ze verschillende kleuren van binnenkomend wit licht in verschillende richtingen reflecteren. Dit soort structuren wordt ook van nature gezien in edelsteenopalen, die bestaan ​​uit een nanostructuur van kleine glasbolletjes gevormd in harde steen diep onder het aardoppervlak die van nature op zo'n manier samenpakken dat ze licht in verschillende richtingen buigen, waardoor het opaal zijn bekende opalescentie krijgt.

Dr. Ruth Oulton, Professor Martin Cryan en Dr. Martin Lopez-Garcia (nu verbonden aan het International Iberian Nanotechnology Institute, Portugal), alle experts in nano-optica in Bristol's School of Physics en Department of Electrical Engineering, ontdekte dat deze natuurlijke, "levende" opalen vormen niet van glas, maar van kleine oliedruppeltjes gemaakt door het zeewier.

In een proces waarvan nanotechnologie nog niet bekend is, de chloroplasten-bevattende cellen van het zeewier (die de fotosynthese ondersteunen) assembleren de oliedruppeltjes zelf tot een normale verpakking. Verrassend genoeg, deze zeewieren kunnen deze zelfmontage aan en uit zetten, het creëren van veranderende opalen die reageren op het veranderende zonlicht in getijdenpoelen. Nog opmerkelijker is hoe het zeewier de dynamische zelfassemblage uitvoert, over een tijdschaal van slechts enkele uren, is een waar mysterie voor het onderzoeksteam.

Dr. Martin Lopez-Garcia, zei:"De vorming van opalen uit oliedruppels is een volledig nieuwe ontdekking. Als nanotechnologen de dynamische eigenschappen van dit zeewieropaal zouden kunnen begrijpen en nabootsen, misschien hebben we in de toekomst biologisch afbreekbare, schakelbare display-technologie die kan worden gebruikt in verpakkingen of zeer efficiënt, goedkope zonnecellen."

Nathan Meesters, een promovendus aan de Schools of Physics and Biological Sciences in Bristol, ontdekte dat door licht op het zeewier te laten schijnen, de irisatie verdween, maar wanneer bewaard in bijna donkere omstandigheden, de blauwgroene glans kwam weer tevoorschijn. Door het zeewier op sub-nanoschaalniveau in beeld te brengen, het team ontdekte dat het zeewier de zelfassemblage in- en uitschakelde, gaan van een wanorde, niet-reflecterende staat tot een geordende, opalen een. Maar het meest verrassende voor het onderzoeksteam was dat het opaal dynamisch is.

Waarom het zeewier dit doet, moet nog worden bewezen, maar Drs Heather Whitney en Heath O'Brien, die het werk uitvoerde op Bristol's School of Biological Sciences, (nu aan de Universiteit van Cardiff), geloven dat omdat de opalen in hetzelfde deel van de cel zitten als de chloroplasten - de lichtenergie-oogstlichamen van het organisme - ze waarschijnlijk de lichtniveaus regelen, het licht gelijkmatig verspreiden over alle beschikbare chloroplasten in de cel. Dit kan het zeewier helpen bij het omgaan met verschillende lichtniveaus tijdens eb en vloed.

Dr. Ruth Oulton, Lezer in Quantum Photonics in de School of Physics en Department of Electrical and Electronic Engineering, toegevoegd:"In het afgelopen decennium nanotechnologen hebben kunstmatige opalen kunnen maken van vergelijkbare glazen nanobolletjes. Maar het lijkt erop dat het eenvoudige zeewier ook zulke kunstmatige opalen in zijn cellen kan maken. Dus de volgende keer dat je tijdens je zomervakantie in het Verenigd Koninkrijk aan het rockpoolen bent, kijk of je dit geweldige zeewier kunt vinden met zijn nano-productietechnologie."