En forskargrupp som leds av Nagoya University efterliknar den rika färgen hos fågelfjäderdräkter och visar nya sätt att kontrollera hur ljus interagerar med material.

Ljusa färger i naturen beror ofta på små strukturer i fjädrar eller vingar som förändrar hur ljuset beter sig när det reflekteras. Så kallad "strukturell färg" är ansvarig för de levande nyanserna hos fåglar och fjärilar. Att på konstgjord väg utnyttja denna effekt kan tillåta oss att konstruera nya material för applikationer som solceller och kameleontliknande adaptivt kamouflage.

Inspirerad av den djupblå färgen hos en infödd nordamerikansk fågel, Stellars nötskrika, ett team vid Nagoya University reproducerade färgen i sitt labb, ger upphov till en ny typ av artificiellt pigment. Denna utveckling rapporterades i Avancerade material .

"The Stellar's jay's fjädrar är ett utmärkt exempel på vinkeloberoende strukturell färg, " säger den senaste författaren Yukikazu Takeoka, "Denna färg förstärks av mörka material, vilket i det här fallet kan tillskrivas svarta melaninpartiklar i fjädrarna."

I de flesta fallen, strukturella färger verkar förändras när de ses från olika perspektiv. Till exempel, föreställ dig hur färgerna på undersidan av en CD-skiva ser ut att skifta när skivan betraktas från en annan vinkel. Skillnaden i Stellar's jay's blue är att strukturerna, som stör ljuset, sitta ovanpå svarta partiklar som kan absorbera en del av detta ljus. Detta betyder att i alla vinklar, hur man än ser på det, färgen på Stellar's Jay ändras inte.

Teamet använde ett "lager-för-lager" tillvägagångssätt för att bygga upp filmer av fina partiklar som återskapade den mikroskopiska svampliknande strukturen och svarta stödpartiklar av fågelns fjädrar.

För att efterlikna fjädrarna, forskarna täckte mikroskopiska svarta kärnpartiklar med lager av ännu mindre transparenta partiklar, att göra hallonliknande partiklar. Storleken på kärnan och tjockleken på lagren styrde färgen och mättnaden av de resulterande pigmenten. Viktigt, färgen på dessa partiklar ändrades inte med betraktningsvinkeln.

"Vårt arbete representerar ett mycket effektivare sätt att designa artificiellt producerade vinkeloberoende strukturella färger, Takeoka tillägger. "Vi har fortfarande mycket att lära av biologiska system, men om vi kan förstå och framgångsrikt tillämpa dessa fenomen, en hel rad nya metamaterial kommer att vara tillgängliga för alla typer av avancerade applikationer där interaktioner med ljus är viktiga."