Intensivt färgade lågprisfilmer gjorda av cellulosa kan användas i stället för giftiga färgämnen, eller för att upptäcka förfalskade material.

Ljust färgad, iriserande filmer, tillverkad av samma trämassa som används för att göra papper, skulle potentiellt kunna ersätta traditionella giftiga pigment inom textil- och säkerhetsindustrin. Filmerna använder samma princip som kan ses i några av de mest levande färgerna i naturen, vilket resulterar i färger som inte bleknar, även efter ett sekel.

Några av de ljusaste och mest färgstarka materialen i naturen – som påfågelfjädrar, fjärilsvingar och opaler – får sin färg inte från pigment, men bara från deras inre struktur.

Forskare från University of Cambridge har återskapat en liknande struktur i labbet, vilket resulterar i färgglada filmer som kan användas för textil- eller säkerhetsapplikationer. Resultaten publiceras i tidskriften Avancerat optiskt material .

I växter som Pollia condensata, slående iriserande och metalliska färger är resultatet av cellulosafibrer arrangerade i spiralstaplar, som reflekterar ljus vid specifika våglängder.

Cellulosa består av långa kedjor av sockermolekyler, och är det mest förekommande biomassamaterialet i naturen. Det kan hittas i cellerna i varje växt och är den huvudsakliga föreningen som ger cellväggarna sin styrka.

"Naturen är en stor inspirationskälla:vi kan använda biokompatibla, billiga och rikliga material för att tillverka material som har tillämpningar i vardagen, " sa Dr Silvia Vignolini från Cambridges kemiavdelning, som ledde forskningen. "Materialen som vi producerar kan användas som ersättning för giftiga färgämnen och färgämnen i livsmedel men också i säkerhetsmärkning eller kosmetika."

Forskarna använde trämassa, samma material som används för att tillverka papper, som deras utgångsmaterial. Genom att manipulera strukturen av cellulosa som finns i trämassan, forskarna kunde tillverka iriserande färgfilmer utan att använda pigment.

För att göra filmer, forskarna utvann nanokristaller av cellulosa från vedmassan. När den är suspenderad i vatten, de stavliknande nanokristallerna sätts spontant samman till nanostrukturerade lager som selektivt reflekterar ljus av en specifik färg. Färgen som reflekteras beror på skiktens dimensioner. Genom att variera luftfuktighetsförhållandena under filmtillverkningen, forskarna kunde ändra den reflekterade färgen och fånga färgbildningens olika faser.

"Cellulosa är ett välkänt, billigt material som används inom pappers- och läkemedelsindustrin, och används även i filter och isoleringsmaterial, men dess potential är ännu inte fullt utnyttjad, " sa tidningens huvudförfattare Dr Ahu Gumrah Dumanli, från universitetets Cavendish Laboratory. "Det är viktigt att förstå materialen fullt ut om vi vill använda dem för tillämpning i optiska enheter."