De ljusgröna vingarna på P. blumei fjäril är resultatet av blandningen av de olika ljusfärgerna som reflekteras från olika regioner av fjällen som finns på dessa fjärilars vingar. Kredit:Mathias Kolle, Universitetet i Cambridge
Forskare har upptäckt ett sätt att efterlikna de fantastiskt ljusa och vackra färgerna som finns på tropiska fjärilars vingar. Fynden kan ha viktiga tillämpningar inom säkerhetstryckbranschen, hjälper till att göra sedlar och kreditkort svårare att förfalska.
De slående iriserande färgerna som visas på skalbaggar, fjärilar och andra insekter har länge fascinerat både fysiker och biologer, men efterliknar naturens mest färgstarka, iögonfallande ytor har visat sig svårfångade.
Detta beror delvis på att snarare än att förlita sig på pigment, dessa färger produceras genom att ljuset studsar av mikroskopiska strukturer på insekternas vingar.
Mathias Kolle, arbetar med professor Ullrich Steiner och professor Jeremy Baumberg vid University of Cambridge, studerade den indonesiska påfågeln eller sväljsvansfjärilen ( Papilio blumei ), vars vingfjäll är sammansatta av invecklade, mikroskopiska strukturer som liknar insidan av en äggkartong.
På grund av sin form och det faktum att de består av omväxlande lager av nagelband och luft, dessa strukturer ger intensiva färger.
Denna svepelektronmikrograf visar att ytan på en vingskala är täckt med konkaviteter. Kredit:Mathias Kolle, Universitetet i Cambridge
Genom att använda en kombination av nanotillverkningsprocedurer - inklusive självmontering och atomlageravsättning - gjorde Kolle och hans kollegor strukturellt identiska kopior av fjärilsfjällen, och dessa kopior gav samma livfulla färger som fjärilarnas vingar.
Enligt Kolle:"Vi har låst upp en av naturens hemligheter och kombinerat denna kunskap med toppmodern nanotillverkning för att efterlikna de intrikata optiska designerna som finns i naturen."
"Även om naturen är bättre på självmontering än vi är, vi har fördelen att vi kan använda ett bredare utbud av konstgjorda, skräddarsydda material för att optimera våra optiska strukturer."
Förutom att hjälpa forskare att få en djupare förståelse av fysiken bakom dessa fjärilars färger, att kunna härma dem har lovande tillämpningar inom säkerhetsutskrift.
"Dessa konstgjorda strukturer skulle kunna användas för att kryptera information i optiska signaturer på sedlar eller andra värdefulla föremål för att skydda dem mot förfalskning. Vi behöver fortfarande förfina vårt system men i framtiden kan vi se strukturer baserade på fjärilsvingar som lyser från en £10-sedel eller även våra pass, " han säger.
Spännande nog, fjärilen kan också använda sina färger för att kryptera sig själv - visas en färg för potentiella kompisar men en annan färg för rovdjur.
Denna SEM-bild av konkaviteter täcks av en konform flerskiktsstapel av 11 alternerande lager av titanoxid och aluminiumoxid. Upphovsman:Mathias Kolle, Universitetet i Cambridge
Kolle förklarar:"De glänsande gröna fläckarna på denna tropiska fjärils vingfjäll är ett fantastiskt exempel på naturens uppfinningsrikedom i optisk design. Sett med rätt optisk utrustning ser dessa fläckar ljusblå ut, men med blotta ögat ser de gröna ut.
"Detta kan förklara varför fjärilen har utvecklats på det här sättet att producera färg. Om dess ögon ser medfjärilar som klarblå, medan rovdjur bara ser gröna fläckar i en grön tropisk miljö, då kan den gömma sig för rovdjur samtidigt som den förblir synlig för medlemmar av sin egen art. "
Resultaten publiceras idag i Naturens nanoteknik .
