Computermodellierung erklärt, warum Blau- und Grüntöne sind hellsten Farben in der Natur

Die Forscher von der University of Cambridge, verwendet, um ein numerischen Experiment der Grenzen der matten Struktur Farbe zu bestimmen, ein Phänomen, das für einige der intensivsten Farben in der Natur verantwortlich ist, und stellten fest, dass es nur so weit wie Blau und Grün in erstreckt das sichtbare Spektrum. Die Ergebnisse, die in PNAS veröffentlicht wird, können bei der Entwicklung von ungiftigen Farben oder Beschichtungen mit intensiver Farbe, die nie verblasst nützlich sein.

Strukturfarbe, die in einigen Vogelfedern, Schmetterlingsflügeln oder Insekten zu sehen ist, wird nicht durch Pigmente oder Farbstoffe verursacht, sondern innere Struktur allein. Das Aussehen der Farbe, ob matt oder irisierende, wird je nachdem, wie die Strukturen im Nanobereich angeordnet sind.

Bestellt, oder kristallin, führen Strukturen in schillernden Farben, die Veränderung, wenn sie aus verschiedenen Winkeln betrachtet. Ungeordnete oder korreliert, führen Strukturen in winkelunabhängigen matten Farben, die die gleiche aus jedem Blickwinkel betrachten. Da strukturelle Farbe nicht verblassen der Fall ist, diese winkelunabhängige matten Farben würden für Anwendungen sehr nützlich sein, wie Farben oder Lacke, in denen Metallic-Effekte sind nicht erwünscht.

sagte: „Zusätzlich zu ihrer Intensität und Beständigkeit gegen Fading, eine matte Farbe, die Strukturfarbe verwendet auch wesentlich umweltfreundlicher, da giftige Farbstoffe und Pigmente nicht benötigt wird, würde wäre“ erster Autor Gianni Jacucci von Cambridge Department of Chemistry. „Allerdings müssen wir zunächst verstehen, was die Beschränkungen sind für diese Arten von Farben neu zu erstellen, bevor kommerzielle Anwendungen möglich sind.“

„Die meisten Beispiele von Struktur Farbe in der Natur irisierend sind bisher Beispiele für natürlich vorkommende matt Struktur Farbe existieren nur in blau oder grün Farbtönen“, sagte Co-Autor Lukas Schertel. „Wenn wir künstlich recreate matt Strukturfarbe für Rot oder Orangen versucht haben, haben wir am Ende mit einem schlechten Qualität Ergebnis, sowohl in Bezug auf die Sättigung und Farbreinheit auf.“

Die Forscher, die im Labor von Dr. Silvia Vignolini basieren, verwendet die numerische Modellierung der Grenzen der Schaffung gesättigt, um zu bestimmen, rein und matt rot Strukturfarbe.

Die Forscher die optische Antwort und farbliche Aussehen von Nanostrukturen modelliert, wie in der natürlichen Welt. Sie fanden heraus, dass gesättigte, matt Strukturfarben nicht im roten Bereich des sichtbaren Spektrums neu erstellt werden, die das Fehlen dieser Farben in natürlichen Systemen erklären könnten.

„Aufgrund des komplexen Zusammenspiels zwischen dem einzelnen Streuung und Mehrfachstreuung und Beiträgen von korrelierten Streuung, wir festgestellt, dass zusätzlich zu rot, gelb und orange kaum auch erreicht werden“, sagte Vignolini.

Trotz der offensichtlichen Grenzen der Strukturfarbe, sagen die Forscher diese können durch die Verwendung andere Art von Nanostrukturen, wie zum Beispiel Netzwerkstrukturen oder mehrschichtige hierarchische Strukturen überwunden werden, obwohl diese Systeme noch nicht vollständig verstanden sind.

Quelle: 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>.