Dlaczego błękity i zielenie to najjaśniejsze kolory w przyrodzie?

Od ptasich piór po skórki owoców, świat przyrody ma dwa główne sposoby ukazywania koloru: przez substancje pigmentowe, które zapewniają selektywną absorpcję koloru, lub przez kolor strukturalny – wykorzystanie mikroskopijnych struktur do kontrolowania odbicia światła.

Teraz naukowcy opracowali model komputerowy, który wyjaśnia, dlaczego najjaśniejsze matowe kolory strukturalne w naturze są prawie zawsze niebieskie i zielone: ​​ponieważ takie są granice koloru strukturalnego w widzialnym spektrum światła. Oprócz lepszego zrozumienia, w jaki sposób w świecie przyrody powstają najjaśniejsze odcienie błękitu i zieleni, badania mogą być również ważne dla opracowania żywych, przyjaznych dla środowiska farb i powłok, które nie wyblakną z czasem ani nie będą uwalniać toksycznych chemikaliów.

„Oprócz intensywności i odporności na blaknięcie, farba wykorzystująca kolor strukturalny byłaby również znacznie bardziej przyjazna dla środowiska, ponieważ toksyczne barwniki i pigmenty nie byłyby potrzebne” – mówi fizyk Gianni Jacucci z Uniwersytetu Cambridge w Wielkiej Brytanii.

„Jednak najpierw musimy zrozumieć, jakie są ograniczenia w odtwarzaniu tego typu kolorów, zanim będzie możliwe jakiekolwiek komercyjne zastosowanie”.

W przypadku koloru strukturalnego nanoskala struktury na powierzchni decyduje o tym, jaki jest rzeczywisty kolor. Czasami (jak na przykład w przypadku pawich piór) ten kolor może być opalizujący i zmieniać odcienie pod różnymi kątami i przy różnych rodzajach światła.

Występują również kolory strukturalne, które cały czas wyglądają tak samo, niezależnie od kąta padania światła; w naturze zaobserwowano to tylko w tworzeniu niebieskich i zielonych odcieni.

Celem nowego badania było sprawdzenie, czy jest to nieodłączne ograniczenie wspomnianych struktur.

Nowy model komputerowy, oparty na sztucznych materiałach zwanych szkłami fotonicznymi, pokazuje, że czerwień rzeczywiście nie wchodzi w zakres technik rozpraszania matowych kolorów strukturalnych: długofalowego obszaru widma widzialnego nie można łatwo odbić za pomocą mikroskopijnych struktur powierzchniowych.

„Ze względu na złożoną wzajemną zależność między rozpraszaniem pojedynczym i wielokrotnym, stwierdziliśmy, że oprócz czerwieni i żółć, pomarańcz również trudno jest osiągnąć” – mówi chemik Silvia Vignolini z Uniwersytetu Cambridge.

To musi być powód, dla którego jasne matowe czerwienie są produkowane przy użyciu naturalnych pigmentów, a nie koloru strukturalnego. Zespół uważa, że ​​ewolucja natury doprowadziła do różnych sposobów wytwarzania czerwonych kolorów ze względu na ograniczenia leżące u podstaw kolorów strukturalnych.

Wiedza o tym, jak powstają te matowe kolory strukturalne, przybliży nas do wyprodukowania farb wolnych od pigmentów i barwników – to znaczący krok naprzód w dziedzinie trwałych, przyjaznych dla środowiska materiałów do wielu zastosowań.

Wygląda jednak na to, że w przypadku czerwieni i pomarańczy potrzebne będzie inne podejście – inne rodzaje nanostruktur mogą być w stanie sprostać zadaniu, po przeprowadzeniu bardziej szczegółowych badań nad nimi, ale na razie materiałoznawcy mają te same problemy, co świat przyrody.

„Kiedy próbowaliśmy sztucznie odtworzyć matową strukturalną barwę czerwieni lub pomarańczy, otrzymujemy słaby wynik, zarówno pod względem nasycenia, jak i czystości koloru” – mówi chemik Lukas Schertel z Uniwersytetu Cambridge.

 

Źródła: University of Cambridge – Computational modelling explains why blues and greens are brightest colours in nature | Zdjęcia: Unsplash

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x