Mikroskopisk analyse af blå tarantula inspirerer til produktion af nanostrukturer

Farver fremstilles på mange forskellige måder. De bedst kendte farver er pigmenter. Imidlertid, de meget klare farver på de blå tarantel- eller påfuglefjer er ikke et resultat af pigmenter, men fra nanostrukturer, der får de reflekterede lysbølger til at overlappe hinanden. Dette giver ekstraordinært dynamiske farveeffekter. Forskere fra Karlsruhe Institute of Technology (KIT), i samarbejde med internationale kolleger, er nu lykkedes med at replikere nanostrukturer, der genererer den samme farve uanset betragtningsvinklen.

I modsætning til pigmenter, strukturelle farver er ikke-giftige, mere levende og holdbar. I industriel produktion, imidlertid, de har den ulempe, at de er stærkt iriserende, hvilket betyder, at den opfattede farve afhænger af synsvinklen. Et eksempel er bagsiden af ​​en cd. Derfor, sådanne farver kan ikke bruges til alle applikationer. Dyrenes lyse farver, derimod er ofte uafhængige af synsvinklen. Isfuglens fjer ser altid blå ud, uanset hvilken vinkel vi ser fra. Årsagen ligger i nanostrukturerne:Mens almindelige strukturer er iriserende, amorfe eller uregelmæssige strukturer producerer altid den samme farve. Endnu, industrien kan kun producere almindelige nanostrukturer på en økonomisk effektiv måde.

Radwanul Hasan Siddique, forsker ved KIT i samarbejde med forskere fra USA og Belgien har nu opdaget, at den blå tarantel ikke udviser iriserende på trods af periodiske strukturer på dens hår. Først, deres undersøgelse viste, at hårene er flerlags, blomsterlignende struktur. Derefter, forskerne analyserede dens reflektionsadfærd ved hjælp af computersimuleringer. Parallelt, de byggede modeller af disse strukturer ved hjælp af nano-3D-printere og optimerede modellerne ved hjælp af simuleringerne. Til sidst, de producerede en blomsterlignende struktur, der genererer den samme farve over en betragtningsvinkel på 160 grader. Dette er den hidtil største synsvinkel af enhver syntetisk strukturel farve.

Bortset fra den flerlagede struktur og rotationssymmetri, det er den hierarkiske struktur fra mikro til nano, der sikrer homogen reflektionsintensitet og forhindrer farveændringer.

Via størrelsen af ​​"blomsten, "den resulterende farve kan justeres, hvilket gør denne farvemetode interessant for industrien. "Dette kan være et vigtigt første skridt mod en fremtid, hvor strukturelle farvestoffer erstatter de giftige pigmenter, der i øjeblikket bruges i tekstil, emballage, og kosmetiske industrier, " siger Radwanul Hasan Siddique fra KIT's Institute of Microstructure Technology, som nu arbejder på California Institute of Technology. Han anser kortsigtet anvendelse i tekstilindustrien for mulig.

Dr. Hendrik Hölscher mener, at skalerbarheden af ​​nano-3D-print er den største udfordring på vejen mod industriel brug. Kun få virksomheder i verden er i stand til at producere sådanne print. Efter hans mening, imidlertid, hurtig udvikling på dette område vil helt sikkert løse dette problem i den nærmeste fremtid.