Färger produceras på olika sätt. De mest kända färgerna är pigment. Dock, de mycket ljusa färgerna på de blå taranteln eller påfågelfjädrarna härrör inte från pigment, men från nanostrukturer som gör att de reflekterade ljusvågorna överlappar varandra. Detta ger utomordentligt dynamiska färgeffekter. Forskare från Karlsruhe Institute of Technology (KIT), i samarbete med internationella kollegor, har nu lyckats replikera nanostrukturer som genererar samma färg oavsett betraktningsvinkel.

I motsats till pigment, strukturella färger är giftfria, mer levande och hållbar. Inom industriell produktion, dock, de har nackdelen att de är starkt iriserande, vilket innebär att färgen som uppfattas beror på betraktningsvinkeln. Ett exempel är baksidan av en CD. Därav, sådana färger kan inte användas för alla applikationer. Djurens ljusa färger, däremot är ofta oberoende av synvinkeln. Kungsfiskarens fjädrar ser alltid blå ut, oavsett från vilken vinkel vi ser. Anledningen ligger i nanostrukturerna:Medan vanliga strukturer är iriserande, amorfa eller oregelbundna strukturer ger alltid samma färg. Än, industrin kan bara producera vanliga nanostrukturer på ett ekonomiskt effektivt sätt.

Radwanul Hasan Siddique, forskare vid KIT i samarbete med forskare från USA och Belgien har nu upptäckt att den blå taranteln inte uppvisar iriserande trots periodiska strukturer på hårstrån. Först, deras studie visade att hårstråna är flerskiktiga, blomliknande struktur. Sedan, forskarna analyserade dess reflektionsbeteende med hjälp av datorsimuleringar. Parallellt, de byggde modeller av dessa strukturer med hjälp av nano-3D-skrivare och optimerade modellerna med hjälp av simuleringarna. I slutet, de producerade en blommelik struktur som genererar samma färg över en betraktningsvinkel på 160 grader. Detta är den största betraktningsvinkeln av någon syntetisk strukturell färg som nåtts hittills.

Förutom den flerskiktiga strukturen och rotationssymmetrin, det är den hierarkiska strukturen från mikro till nano som säkerställer homogen reflektionsintensitet och förhindrar färgförändringar.

Via storleken på "blomman, "den resulterande färgen kan justeras, vilket gör denna färgningsmetod intressant för industrin. "Detta kan vara ett viktigt första steg mot en framtid där strukturella färgämnen ersätter de giftiga pigment som för närvarande används i textil, förpackning, och kosmetiska industrier, " säger Radwanul Hasan Siddique från KIT:s Institute of Microstructure Technology, som nu arbetar på California Institute of Technology. Han anser att kortsiktig tillämpning inom textilindustrin är möjlig.

Dr Hendrik Hölscher tycker att skalbarheten av nano-3D-utskrift är den största utmaningen på vägen mot industriell användning. Endast ett fåtal företag i världen kan producera sådana tryck. Enligt hans åsikt, dock, snabb utveckling på detta område kommer säkerligen att lösa detta problem inom en snar framtid.