Computational modelling verduidelik waarom blues en setperke is helderste kleure in die natuur

Die navorsers van die Universiteit van Cambridge, gebruik 'n numeriese eksperiment om die grense van Matt strukturele kleur, 'n verskynsel wat verantwoordelik is vir 'n paar van die mees intense kleure in die natuur te bepaal, en gevind dat dit strek net so ver as blou en groen in die sigbare spektrum. Die resultate, gepubliseer in PNAS, kan nuttig wees in die ontwikkeling van nie-giftige verf of 'n deklaag met intense kleur wat nooit vervaag wees.

Strukturele kleur, wat gesien in sommige voëls vere, skoenlappervlerke of insekte, is nie veroorsaak deur pigmente of kleurstowwe, maar interne struktuur alleen. Die voorkoms van die kleur, of mat of iris, sal na gelang van hoe die strukture gerangskik by die nanoskaal.

Bestel, of kristallyne, strukture lei tot glansende kleure, wat verander wanneer gesien vanuit verskillende hoeke. Versteurd, of gekorreleer, strukture lei tot hoek-onafhanklike mat kleure, wat dieselfde van enige kijkhoek kyk. Sedert strukturele kleur nie vervaag nie, sou hierdie hoek-onafhanklike mat kleure uiters nuttig vir programme soos verf of 'n deklaag, waar metaal-effekte nie wou wees.

"Benewens hul intensiteit en weerstand teen verbleiking, sou 'n mat verf wat strukturele kleur gebruik ook baie meer omgewingsvriendelike wees, as giftig kleurstowwe en pigmente nie nodig sou wees," sê die eerste skrywer Gianni Jacucci van Cambridge se Departement Chemie. "Ons moet egter eers om te verstaan ​​wat die beperkings is vir herskep hierdie soort van kleure voor enige kommersiële aansoeke is moontlik."

"Die meeste van die voorbeelde van strukturele kleur in die natuur is glansende, tot dusver, voorbeelde van wat natuurlik voorkom Matt strukturele kleur bestaan ​​net in blou of groen skakerings," sê mede-skrywer Lukas Schertel. "Wanneer ons het probeer om kunsmatig recreate Matt strukturele kleur vir rooi of lemoene, ons eindig met 'n swak gehalte hiervan, beide in terme van volop en kleur reinheid."

Die navorsers, wat gebaseer is in die laboratorium van dr Silvia Vignolini, gebruik numeriese modellering om die beperkinge van die skep van versadigde bepaal, suiwer en mat rooi strukturele kleur.

Die navorsers geskoei die optiese reaksie en kleur voorkoms van nanostrukture, soos gevind in die natuurlike wêreld. Hulle het bevind dat versadig, Matt strukturele kleure kan nie herskep in die rooi gebied van die sigbare spektrum, wat die afwesigheid van hierdie kleure in natuurlike stelsels kan verduidelik.

"As gevolg van die komplekse wisselwerking tussen enkele verstrooiing en verskeie verstrooiing, en bydraes van gekorreleer verstrooiing, het ons gevind dat bykomend tot rooi, geel en oranje kan ook skaars bereik," sê Vignolini.

Ten spyte van die oënskynlike beperkings van strukturele kleur, het die navorsers sê dit kan oorkom word deur die gebruik van ander soort van nanostrukture, soos netwerk strukture of multi-layered hiërargiese strukture, hoewel hierdie stelsels is nie ten volle nog verstaan.

bron: University of Cambridge. "Computational modelling explains why blues and greens are brightest colors in nature." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 September 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200911141656.htm>.