Wetenschappers hebben een manier ontwikkeld om een rijker kleurenpalet uit het beschikbare spectrum te halen door gebruik te maken van ongeordende, door de natuur geïnspireerde patronen die doorgaans als zwart worden beschouwd.

Kleuren die we in de natuur zien, zijn vaak afkomstig van patronen op nanoschaal die licht op een bepaalde manier weerkaatsen. De vleugel van een vlinder (zie foto) kan er bijvoorbeeld blauw uitzien omdat kleine groeven in het vleugeloppervlak ervoor zorgen dat alleen blauw licht wordt gereflecteerd.

Wanneer oppervlakken echter zwart of wit lijken, komt dat vaak omdat de nanoschaalstructuren volledig verstoord zijn, waardoor al het licht wordt geabsorbeerd of gereflecteerd.

Een team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Birmingham heeft nu een manier gevonden om de manier te regelen waarop licht door deze ongeordende oppervlakken gaat om levendige kleuren te produceren.

Het team, met collega’s van de Ludwig Maximilian Universiteit van München, Duitsland en de Nanjing Universiteit in China, heeft de methode vergeleken met technieken die kunstenaars al eeuwenlang gebruiken. Een van de bekendste voorbeelden hiervan is de vierde-eeuwse Romeinse Lycurgus-beker, gemaakt van glas dat groen lijkt als het van voren op het licht schijnt, maar rood als er van achteren licht doorheen schijnt.

In een moderne ontwikkeling heeft het onderzoeksteam een manier gedemonstreerd om dit effect nauwkeurig te beheersen om een buitengewoon nauwkeurige kleurreproductie te produceren.

De verschillende kleuren in de afbeelding worden weergegeven in verschillende diktes van een transparant materiaal – zoals glas – op een lithografische plaat. Bovendien legden de onderzoekers de ongeordende laag af – in dit geval gemaakt van willekeurige clusters van gouden nanodeeltjes. Ten slotte plaatste het team onder deze laag een spiegel om een transparante holte te vormen. De holte kan lichtdeeltjes of fotonen binnenin vangen. De fotonen gedragen zich als golven in de holte, resoneren met verschillende frequenties onder het lithografische oppervlak en geven verschillende kleuren vrij volgens de lengte van elke golf.

Door deze techniek te gebruiken, was het team in staat om een Chinese aquarel te reproduceren met een voortreffelijke kleurnauwkeurigheid.

Hoofdonderzoeker, professor Shuang Zhang, legt uit: “De verschillende manieren waarop de natuur kleur kan produceren, zijn echt fascinerend. Als we ze effectief kunnen benutten, kunnen we een schat aan rijkere, levendiger kleuren openen dan we tot nu toe hebben gezien.”

Medeauteur Dr. Changxu Liu voegt toe: “In de natuurkunde zijn we gewend te denken dat willekeur in nanofabricage slecht is, maar hier laten we zien dat willekeur in sommige specifieke toepassingen superieur kan zijn aan een geordende structuur. Ook de lichtintensiteit binnen de willekeurige structuren die we produceerden is echt sterk – we kunnen dat gebruiken in andere gebieden van de natuurkunde, zoals nieuwe soorten sensortechnologieën. “

Bron:

Afbeelding: Jill Wellington from Pixabay

Geef een reactie

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

Share via
Copy link
Powered by Social Snap