Una foto di un fiore arcobaleno, dipinto con inchiostri supraball realizzati con cinque diverse dimensioni di nanoparticelle di melanina sintetica core-shell. Credito:Ming Xiao, Università di Akron
Un team internazionale di ricercatori ha creato un nuovo modo di colorare i materiali fabbricati. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Progressi scientifici , il gruppo descrive come hanno creato la nuova tecnica di colorazione e perché ritengono che offra vantaggi rispetto ai metodi convenzionali.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che ci sono due modi fondamentali per produrre colore in un materiale. Uno è quello di utilizzare materiali che hanno molecole in grado di assorbire la luce, l'altro consiste nell'utilizzare materiali che disperdano la luce nei modi desiderati utilizzando le nanostrutture. Gli scienziati dei materiali hanno scoperto che l'uso di strutture per creare il colore ha molti vantaggi rispetto a quelle che richiedono assorbimento, ma renderli così si è rivelato una sfida. In questo nuovo sforzo, i ricercatori riferiscono di aver sviluppato una tecnica che supera queste sfide, consentendo la produzione di materiali colorati in modo veloce, semplice e scalabile.
La nuova tecnica è stata ispirata dalle piume di anatra e tacchino. Il team ha creato minuscole palline di melanina e poi le ha rivestite di silice per creare strutture simili a quelle che si trovano nelle piume degli uccelli. Ricerche precedenti hanno dimostrato che la distanza tra le palline di melanina produce colori diversi. Il rivestimento in silice trasparente serve a questo scopo, allontanando o avvicinando le sfere. La distanza è determinata dallo spessore del rivestimento:uno spesso spinge le sfere più distanti, mentre il contrario li avvicina. interessante, osservato al microscopio, sono tutti neri. È solo quando sono visti da una distanza normale che emerge il colore. Il team osserva che la modifica delle dimensioni delle palline non ha alcun impatto sul colore prodotto.
La squadra chiama il risultato del loro sforzo "superpalle". Dopo averli creati e aver visto come funzionavano, li studiarono ulteriormente per capire cosa stava succedendo. Hanno scoperto che i nuclei erano altamente rifrangenti mentre i gusci avevano un basso indice di rifrazione, che serviva ad aumentare la riflettanza, ottenendo colori più luminosi. Notano che le sovrasfere potrebbero essere aggiunte direttamente alla vernice o ai materiali di base in plastica per creare i colori desiderati e suggeriscono che potrebbero essere utili anche per inchiostri e prodotti cosmetici.
Ogni colonna rappresenta supraballs di diverse dimensioni di nanoparticelle di melanina sintetiche core-shell. (A) Immagini al microscopio elettronico a scansione (SEM) di intere morfologie supraball. (B) Immagini SEM ad alta risoluzione delle superfici superiori delle sopraball. (C) Immagini al microscopio elettronico a trasmissione in sezione trasversale della struttura interna dei supraballs. Barre della scala, (A) 2 micrometri, (B) 500 nanometri e (C) 500 nanometri. Credito:Xiao et al., Sci. avv. 2017;3:e1701151
2017 Phys.org