Un team di ricerca guidato dalla Nagoya University imita il ricco colore del piumaggio degli uccelli e dimostra nuovi modi per controllare il modo in cui la luce interagisce con i materiali.

I colori brillanti nel mondo naturale spesso derivano da minuscole strutture in piume o ali che cambiano il modo in cui la luce si comporta quando viene riflessa. Il cosiddetto "colore strutturale" è responsabile delle vivide tonalità di uccelli e farfalle. Sfruttare artificialmente questo effetto potrebbe consentirci di progettare nuovi materiali per applicazioni come celle solari e camaleonte adattivo camaleontico.

Ispirato alla colorazione blu intenso di un uccello nativo del Nord America, ghiandaia stellare, un team della Nagoya University ha riprodotto il colore nel loro laboratorio, dando origine a un nuovo tipo di pigmento artificiale. Questo sviluppo è stato segnalato in Materiale avanzato .

"Le piume della ghiandaia di Stellar forniscono un eccellente esempio di colore strutturale indipendente dall'angolo, " dice l'ultimo autore Yukikazu Takeoka, "Questo colore è esaltato da materiali scuri, che in questo caso può essere attribuito a particelle di melanina nera nelle piume."

Nella maggior parte dei casi, i colori strutturali sembrano cambiare se visti da prospettive diverse. Per esempio, immagina il modo in cui i colori sul lato inferiore di un CD sembrano cambiare quando il disco è visto da un'angolazione diversa. La differenza nel blu della ghiandaia di Stellar è che le strutture, che interferiscono con la luce, sedersi sopra particelle nere che possono assorbire una parte di questa luce. Ciò significa che a tutti gli angoli, comunque lo guardi, il colore di Stellar's Jay non cambia.

Il team ha utilizzato un approccio "strato per strato" per creare pellicole di particelle fini che ricreavano la struttura microscopica simile a una spugna e le particelle di supporto nere delle piume dell'uccello.

Per imitare le piume, i ricercatori hanno coperto microscopiche particelle di nucleo nero con strati di particelle trasparenti ancora più piccole, per fare particelle simili a lamponi. La dimensione del nucleo e lo spessore degli strati controllavano il colore e la saturazione dei pigmenti risultanti. È importante sottolineare che il colore di queste particelle non cambiava con l'angolo di visione.

"Il nostro lavoro rappresenta un modo molto più efficiente per progettare colori strutturali indipendenti dall'angolo prodotti artificialmente, " Takeoka aggiunge. "Abbiamo ancora molto da imparare dai sistemi biologici, ma se possiamo comprendere e applicare con successo questi fenomeni, un'intera gamma di nuovi metamateriali sarà accessibile per tutti i tipi di applicazioni avanzate in cui le interazioni con la luce sono importanti".