Японские ученые из Университета Кобе (Kobe U) разработали красящее нанопокрытие, состоящее из микроскопических кремниевых сфер. Они создают оттенки, отражая свет определенной длины. Исследование опубликовано на официальном сайте Kobe U.
Наши глаза видят те или иные цвета благодаря отражению света от объектов на различной длине волны. В случае традиционных пигментов тон зависит от того, какие цвета в составе белого света поглощает освещенная поверхность, а какие — нет. Со временем это взаимодействие приводит к деградации молекул и выцветанию.
Другой эффект окрашивания называется структурным цветом. Он возникает, когда свет отражается от параллельных наноструктур, находящихся на нужном расстоянии друг от друга. В результате остается только свет определенной длины волны, тогда как прочие оттенки гасятся. Это явление можно наблюдать на крыльях бабочек или перьях павлинов. Структурные цвета не выцветают, однако их тон зависит от угла обзора, что делает материал переливающимся.
Специалисты по материалам из Университета Кобе создали коллоидные суспензии сферических и кристаллических наночастиц кремния. Эти фрагменты рассеивают свет в яркие цвета за счет так называемого «резонанса Ми», что позволило разработать структурные цветные чернила.
При резонансе Ми сферические частицы, размер которых сравним с длиной волны света, особенно сильно отражают волны определенной длины. Это означает, что цвет, который в основном исходит от суспензии, можно контролировать, просто изменяя размер частиц.
Данный эффект позволил покрывать объекты структурным цветом, который не меняется в зависимости от угла обзора.
«Один слой редко распределенных кремниевых наночастиц толщиной всего 100-200 нанометров демонстрирует яркие цвета, но весит менее полграмма на квадратный метр. Это делает наши кремниевые наносферы одними из самых легких цветных покрытий в мире», — объяснил один из авторов разработки, инженер-материаловед Хироши Сугимото.
По словам ученых, у красящего нанопокрытия может быть множество применений. Например, с его помощью можно облегчить авиалайнер на несколько сотен килограммов, поскольку кремниевое покрытие будет весить лишь 10% от массы стандартной авиакраски.
