Бабочки «подсказали» экологичную замену традиционным красителям
Что же делает крылья бабочек такими красивыми и многоцветными? Ученые решили воспользоваться «идеями», которые вложила в свои прекрасные создания эволюция
«Разнообразие красок и оттенков в природе поразительно — от ярких цветов, птиц и бабочек до рыб и головоногие моллюски», — говорит ведущий автор работы доктор Чанда. — «Основным механизмом генерации цвета у нескольких чрезвычайно ярких видов служит так называемый структурный цвет. В этом случае геометрическое расположение обычно двух бесцветных материалов дает все оттенки».
Основываясь на такой био-аналогии, исследовательская группа Чанды разработала плазмонную краску, в которой для создания цвета используется наноразмерное структурное расположение бесцветных материалов — алюминия и оксида алюминия.
Если пигментные красители контролируют поглощение света за счет электронных свойств молекул пигмента, и, следовательно, каждый цвет нуждается в новой молекуле, структурные красители контролируют то, как свет отражается, рассеивается и поглощается исключительно за счет геометрического расположения наноструктур.
Такие структурные цвета безвредны для окружающей среды, поскольку в них используются только металлы и оксиды, в отличие от промышленных красок на основе пигментов, в которых используются искусственно синтезированные молекулы.
Исследователи объединили свои структурные цветные «хлопья» с коммерческим наполнителем и получили стойкие краски всех цветов.
«Нормальный цвет тускнеет, потому что пигмент теряет способность поглощать фотоны», — говорит Чанда. — «Но когда мы красим что-то структурным цветом, он должен оставаться на века».
Кроме того, поскольку такая структурная краска отражает инфракрасное тепловое излучение, и в результате покрытая этой краской поверхность холоднее на 10-15 градусов по Цельсию, чем покрытая стандартной коммерческой краской.
«Более 10% всей электроэнергии в США расходуют кондиционеры», — говорит Чанда. — «Разница температур, которую обещает плазмонная краска, приведет к значительной экономии энергии».