Taranteller inspirerer til nye strukturelle farver med den største betragtningsvinkel

Inspireret af håret på blå taranteller, forskere fra University of Akron leder et team, der lavede et strukturfarvet materiale, der viser ensartede farver fra alle synsretninger. Denne opdagelse vælter den konventionelle visdom om, at fotoniske strukturer med lang rækkevidde altid er iriserende, åbner nyt potentiale til at masseproducere strukturelle farver, fordi højt ordnede designs er nemme at skalere op og fremstille. Bor-Kai (Bill) Hsiung og hans kolleger ved UA, Gent Universitet, Karlsruhe Institute of Technology og University of Nebraska-Lincoln offentliggjorde deres forskning, som er omtalt på forsiden af ​​januar 2017 tidsskrift af Avancerede optiske materialer .

"Strukturelle farver er mere levende og holdbare end de pigmenter, der bruges i de fleste menneskeskabte produkter, " forklarede Hsiung, hovedforfatteren af ​​denne forskning og en Biomimicry Fellow i Integrated Bioscience Ph.D. program ved University of Akron. "De produceres af optiske effekter, når lys interagerer med nanostrukturer, der har omtrent samme størrelse som lysets bølgelængde." Tænk på en påfugl, eller en sommerfugl. Problemet er, at de fleste strukturelle farver er stærkt iriserende, skifter farve, når den ses fra forskellige vinkler. Det er smukt ude i naturen, men ikke særlig funktionel, når vi ser fjernsyn, og vi flytter til et nyt sæde."

Holdet opdagede først, at mange livlige blå taranteller ikke viser iris, selvom edderkopperne bruger nanostrukturer til at producere disse farver. Da edderkoppens blå farve ikke er iriserende, Hsiungs team foreslog, at den samme proces kunne anvendes til at lave pigmenterstatninger, der aldrig falmer, samt at hjælpe med at reducere genskin på vidvinkelsystemer i telefoner, fjernsyn og andre enheder.

Efterhånden som de gravede dybere, de fandt ud af, at hårene på nogle arter af blå taranteller viser en speciel blomsterlignende form, som de antog, reducerede den iriserende effekt som følge af periodiske strukturer. Derefter, takket være crowdfunding-push, de modtog tidligere, de var i stand til at teste denne hypotese ved hjælp af en række computersimuleringer og fysiske prototyper bygget ved hjælp af banebrydende nano-3D-printteknologi.

Deres farve produceret af de 3D-printede strukturer har en betragtningsvinkel på 160 grader, den største synsvinkel af alle syntetiske strukturelle farver vist.

"Disse strukturelle farvestoffer kunne bruges som pigmenterstatninger - hvoraf mange er giftige - i materialer som plastik, metal, tekstiler og papir, og til at producere farve til vidvinkelsystemer såsom telefoner og fjernsyn, " sagde Hsiung.