Forskare har upptäckt en helt ny typ av opal som bildas av en vanlig tång som utnyttjar den naturliga tekniken genom att själv montera en nanostruktur av oljedroppar för att styra hur ljuset reflekteras från sina celler för att visa en skimrande uppsättning färger som fram till nu, har bara setts i ädelstenen.

Resultaten, publicerad i Vetenskapliga framsteg och ledd av Dr Heather Whitney och Ruth Oulton från University of Bristol, visa att den ljusblå och gröna iriserande glansen från brunalgen tång, även känd som "rainbow wrack" (Cystoseira Tamariscifolia) och finns vanligtvis i hela den europeiska kustregionen inklusive Storbritannien, härrör från en komplex nanostruktur som styr hur ljuset reflekteras från sina celler som innehåller kloroplaster. Ännu mer anmärkningsvärt, är hur dessa tång kan slå på och av denna självmontering, skapa föränderliga opaler som reagerar på det föränderliga solljuset i tidvattenrockpooler.

Sådana strukturer härrör från nanosiserade sfärer packade tätt på ett regelbundet sätt och är kända för optiker experter för att reflektera olika färger från inkommande vitt ljus till olika riktningar. Dessa typer av strukturer ses också naturligt i ädelstenstenar, som består av en nanostruktur av små glaskulor bildade i hård sten djupt under jordytan som naturligt packas ihop på ett sådant sätt att de sprider ljuset i olika riktningar vilket ger opalen dess välkända opalescens.

Dr Ruth Oulton, Professor Martin Cryan och Dr Martin Lopez-Garcia (nu vid International Iberian Nanotechnology Institute, Portugal), alla experter på nano-optik i Bristols fysikskola och Institutionen för elektroteknik, upptäckte att dessa naturliga, "levande" opaler bildas inte av glas utan av små oljedroppar som tillverkas av tången.

I en process som är okänd att presentera nanoteknik, tångens celler som innehåller kloroplaster (som hjälper fotosyntesen) monterar själv oljedropparna till en vanlig förpackning. Förvånande, dessa tång kan slå på och av denna självmontering, skapa föränderliga opaler som reagerar på det föränderliga solljuset i tidvattenrockpooler. Ännu mer anmärkningsvärt är hur tången utför den dynamiska självmonteringen, över en tidsperiod på bara timmar, är ett sant mysterium för forskargruppen.

Dr Martin Lopez-Garcia, sade:"Bildandet av opaler från oljedroppar är en helt ny upptäckt. Om nanoteknologer kunde förstå och efterlikna de dynamiska egenskaperna hos denna tångopal, vi kan i framtiden ha biologiskt nedbrytbart, omkopplingsbar displayteknik som kan användas i förpackningar eller mycket effektiv, billiga solceller. "

Nathan Masters, doktorand vid skolorna för fysik och biologi i Bristol, upptäckte att genom att skina ljus på tången, iriseringen försvann, men när den förvaras i nästan mörka förhållanden, den blågröna glansen dök upp igen. Genom att avbilda tången på en sub-nanoskala nivå, teamet upptäckte att tången slog på och av självmonteringen, går från en störd, oreflekterat tillstånd till en beordrad, opaliserande en. Men mest överraskande för forskargruppen var att opalen är dynamisk.

Varför tången gör detta återstår att bevisa, men doktorerna Heather Whitney och Heath O'Brien, som utförde arbetet på Bristols School of Biological Sciences, (nu vid Cardiff University), tror att eftersom opalerna sitter i samma del av cellen som kloroplasterna - organismens skördande kroppar för ljusenergi - de sannolikt kommer att styra ljusnivåerna, sprida ljuset jämnt till alla tillgängliga kloroplaster inuti cellen. Detta kan hjälpa tången att klara olika ljusnivåer vid hög- och lågvatten.

Dr Ruth Oulton, Läsare i kvantfotonik vid Fysikhögskolan och Institutionen för elektrisk och elektronisk teknik, tillade:"Under det senaste decenniet har nanoteknologer har kunnat göra konstgjorda opaler av liknande glas -nanosfärer. Men det verkar som att den ödmjuka tången också kan göra sådana konstgjorda opaler i sina celler. Så nästa gång du rockar i Storbritannien under din sommarlov, se om du kan hitta denna fantastiska tång med sin nanotillverkningsteknik. "