Forskare från University of Surrey har utvecklat en innovativ ny teknik för att efterlikna en av naturens största prestationer – naturlig strukturell färg.

Efter djupgående forskning för att förklara fysiken bakom fotoniska bandgap i strukturerade fotoniska material, en ny metod har utvecklats för att karakterisera de inre strukturerna hos naturmaterial och replikera deras interaktion med ljus med hjälp av 3D-utskrift av keramik. Materialens inre struktur och deras lokala självlikformighet dikterar deras förmåga att diffusa absorbera, reflektera och sända ljus.

Under denna studie fann forskare ett direkt samband mellan enhetligheten i den inre strukturen (vid våglängdsskalor) och dess förmåga att blockera vissa våglängder i naturliga material. Beväpnade med denna kunskap utvecklade forskare ett nytt matematiskt mått för att mäta vilka fotoniska strukturer som bäst kontrollerar ljusets utbredning, vilket möjliggör design av nya material med olika funktionalitet beroende på behov.

Testar teorin, forskare utvecklade den första amorfa gyroidstrukturen (triamond) någonsin med bandgap, som liknar strukturen som finns i vissa fjärilsvingar, via en 3D-keramisk skrivare. På samma sätt som strukturer som finns i naturen kan dessa strukturer reflektera och absorbera ljus, Ljud- och värmevågslängder leder vägen för skapandet av värmeavvisande fönsterfilmer och färger för att förbättra energieffektiviteten i byggnader och fordon.

Huvudförfattaren Dr Marian Florescu från University of Surrey sa:"Det är verkligen fantastiskt att det vi trodde var en artificiell design naturligt kunde finnas i naturen.

"Denna upptäckt kommer att påverka hur vi designar material i framtiden för att manipulera deras interaktion med ljus, värme och ljud."

Denna studie har idag publicerats i Naturkommunikation .