I colori sono prodotti in vari modi. I colori più conosciuti sono i pigmenti. Però, i colori molto accesi della tarantola blu o delle piume di pavone non derivano da pigmenti, ma da nanostrutture che fanno sì che le onde luminose riflesse si sovrappongano. Ciò produce effetti cromatici straordinariamente dinamici. Scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT), in collaborazione con colleghi internazionali, sono ora riusciti a replicare nanostrutture che generano lo stesso colore indipendentemente dall'angolo di visione.

A differenza dei pigmenti, i colori strutturali sono atossici, più vivace e durevole. Nella produzione industriale, però, hanno lo svantaggio di essere fortemente iridescenti, il che significa che il colore percepito dipende dall'angolo di visione. Un esempio è il retro di un CD. Quindi, tali colori non possono essere utilizzati per tutte le applicazioni. Colori vivaci di animali, al contrario, sono spesso indipendenti dall'angolo di visuale. Le piume del martin pescatore appaiono sempre blu, non importa da quale angolazione guardiamo. La ragione sta nelle nanostrutture:mentre le strutture regolari sono iridescenti, strutture amorfe o irregolari producono sempre lo stesso colore. Ancora, l'industria può produrre nanostrutture regolari solo in modo economicamente efficiente.

Radwanul Hasan Siddique, un ricercatore del KIT in collaborazione con scienziati degli Stati Uniti e del Belgio ha ora scoperto che la tarantola blu non mostra iridescenza nonostante le strutture periodiche sui suoi peli. Primo, il loro studio ha rivelato che i peli sono multistrato, struttura simile a un fiore. Quindi, i ricercatori hanno analizzato il suo comportamento di riflessione con l'aiuto di simulazioni al computer. In parallelo, hanno costruito modelli di queste strutture utilizzando stampanti nano-3D e ottimizzato i modelli con l'aiuto delle simulazioni. Alla fine, hanno prodotto una struttura simile a un fiore che genera lo stesso colore su un angolo di visione di 160 gradi. Questo è il più grande angolo di visione di qualsiasi colore strutturale sintetico raggiunto finora.

Oltre alla struttura multistrato e alla simmetria rotazionale, è la struttura gerarchica da micro a nano che assicura un'intensità di riflessione omogenea e previene i cambiamenti di colore.

Attraverso la dimensione del "fiore, " il colore risultante può essere regolato, il che rende questo metodo di colorazione interessante per l'industria. "Questo potrebbe essere un primo passo fondamentale verso un futuro in cui i coloranti strutturali sostituiscono i pigmenti tossici attualmente utilizzati nei tessili, confezione, e industrie cosmetiche, " afferma Radwanul Hasan Siddique dell'Institute of Microstructure Technology di KIT, che ora lavora al California Institute of Technology. Ritiene fattibile un'applicazione a breve termine nell'industria tessile.

Il Dr. Hendrik Hölscher pensa che la scalabilità della stampa nano-3D sia la sfida più grande sulla strada verso l'uso industriale. Solo poche aziende al mondo sono in grado di produrre tali stampe. Secondo lui, però, il rapido sviluppo in questo campo risolverà sicuramente questo problema nel prossimo futuro.