Per decine di migliaia di anni, gli esseri umani hanno creato i colori attraverso la semplice chimica. All'inizio usavamo coloranti che si trovano in natura come bacche e carbone. Dopo, nuovi pigmenti sono stati sintetizzati in laboratorio.

Da adesso, potresti pensare che gli scienziati avrebbero escogitato tutti i colori possibili, ma in realtà continuano ad essere inventati per affrontare nuove sfide:i carri armati hanno bisogno di una migliore mimetizzazione, gli specchi devono essere più luminosi, e i satelliti hanno bisogno di nuove finiture che assorbano la luce per poter scrutare ulteriormente nello spazio.

Oggi i ricercatori usano la fisica per inventare nuovi colori, ispirata forse alle sfumature cangianti create da strutture in ali di farfalla che diffondono la luce.

Questi nuovi colori strutturali sono il risultato di un'interazione tra luce e caratteristiche su scala nanometrica molte volte più sottili dei capelli umani.

Inventare i colori è ora un'entusiasmante combinazione di chimica insieme a nuovi materiali e strutture.

La storia di Vantablack

Vantablack è un famoso esempio di colore creato attraverso la struttura.

Gli scienziati del Surrey NanoSystems nel Regno Unito hanno lanciato "Vantablack" nel 2014. Realizzato con minuscoli tubi di carbonio allineati verticalmente, la struttura e la disposizione dei tubi esalta ulteriormente la natura nera naturale del carbonio, lasciandolo intrappolare il 99,96% della luce.

Per mettere questo in prospettiva, se pensi a un bosco di alberi di circa un metro di diametro, allora questi alberi scalerebbero per essere alti circa un chilometro. La luce che cade su questa altissima foresta di tubi rimbalza e viene assorbita quasi perfettamente.

Diversi gruppi di ricerca, inclusa la NASA, si sono concentrati su sforzi simili per ottenere il "nero più nero". Sebbene a questo scopo possano essere utilizzati diversi materiali, tra cui nanoparticelle e bastoncini d'oro, sembra che i rivestimenti in nanotubi di carbonio siano l'opzione più efficiente.

Sebbene non assorba la luce, la natura ha la sua versione di Vantablack. Le squame dorsali della vipera del Gabon dell'Africa occidentale, alcuni dei più oscuri trovati in natura, hanno una specifica struttura "a foglia". Usa il suo colore strutturale nero come parte di un elaborato camuffamento adattato al suo habitat forestale.

Perché abbiamo bisogno del "nero più nero"?

La ricerca di un materiale nero assoluto è stata guidata dalla necessità di assorbire completamente l'energia luminosa e convertirla in calore.

La sensibilità degli strumenti ottici che richiedono una quantità minima di luce parassita o indesiderata, come telescopi, potrebbe essere notevolmente migliorato con l'aggiunta di superfici rivestite Vantablack nel loro sistema ottico, Per esempio. Ciò potrebbe consentire l'osservazione di stelle più deboli.

Nei sistemi di sensori a infrarossi o termici, il suo utilizzo potrebbe anche migliorare il rapporto segnale-rumore e portare a una migliore risoluzione nel rilevamento del calore. Poiché materiali come Vantablack assorbono quasi tutta la luce, altre possibili applicazioni potrebbero risiedere nei sistemi di captazione termica come i pannelli solari.

Il rivestimento è relativamente fragile, però, e in genere deve essere protetto o racchiuso all'interno di uno strumento.

Percezione e riflessione

Vediamo i colori perché la luce si riflette su ciò che ci circonda. È abbastanza inquietante guardare una superficie Vantablack, Dopotutto, poiché la mancanza di riflessione della luce dà una sensazione di vuoto difficile da elaborare per il cervello.

Whist Vantablack assorbe la luce, in alcune applicazioni, come specchi, vogliamo che riflettano tutta la luce possibile.

Gli specchi per applicazioni solari concentrate necessitano di rivestimenti altamente riflettenti per riflettere tutta la luce e concentrare l'energia del sole in un unico punto per creare calore. Quel calore può quindi essere utilizzato per generare elettricità.

Stiamo anche sviluppando effetti visivi per uso automobilistico incorporando microparticelle in rivestimenti, creando un rivestimento in plastica satinato o poco lucido. Queste microparticelle sono fatte di vetro e diffondono la luce in ingresso, rimbalzando intorno allo strato in cui sono annegati e dando luogo ad un effetto satinato uniforme.

Tradizionalmente, questo sarebbe stato fatto con la galvanica, un processo in cui i metalli vengono depositati su una superficie da bagni di sale di metallo liquido. Questa tecnica alternativa evita i materiali cancerogeni utilizzati nella galvanica per fornire prestazioni simili ma con pochi problemi ambientali.

Nuovi colori possono essere ottenuti anche stratificando materiali con diverso indice di rifrazione, una misura della capacità di un materiale di piegare la luce. Quando si impilano uno sopra l'altro più strati con indici di rifrazione diversi e si controlla il loro spessore, puoi produrre interferenze. Questo è lo stesso fenomeno di quando vedi una marea nera sull'acqua.

Ma, come di solito, la natura è arrivata per prima. Il colore strutturale riflettente può essere trovato sulla scala di Sardina pilchardus , altrimenti noto come l'umile sardina europea.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.