Найден способ создания цветных неупорядоченных структур

Ученые разработали способ получения целого спектра цветов с помощью неупорядоченных структур, вдохновленных природой. Обычно такие материалы кажутся только черными или белыми. О своей работе авторы рассказали в журнале Nature Communications.

Цвета, которые мы видим в природе, часто обусловлены различными наноразмерными структурами, которые отражают падающий свет особым образом. Крыло бабочки, например, может казаться синим, потому что крошечные элементы на его поверхности вызывают отражение только синего света.

Однако когда поверхности кажутся черными или белыми, это часто происходит из-за того, что наноразмерные структуры полностью неупорядочены, в результате чего весь свет либо поглощается, либо отражается. Теперь группа ученых из Бирмингемского университета нашла метод контроля прохождения света через эти неупорядоченные поверхности для придания им различных цветов.

Авторы сравнили этот метод с теми, которые художники использовали на протяжении веков. Среди наиболее известных примеров этого является римский кубок Ликурга IV века, сделанный из стекла, которое кажется зеленым, когда свет падает на него спереди, и красным, когда попадает сзади. В новой работе исследовательская группа показала, как можно точно контролировать структуру поверхности, чтобы воспроизвести любой нужный цвет из палитры.

Различные цвета на изображении регулируются толщиной прозрачного материала — например, стекла, — расположенного на литографической пластине. Поверх него исследователи нанесли неупорядоченный слой — в данном случае состоящий из случайных кластеров наночастиц золота. Под этим слоем команда поместила зеркальное изображение, чтобы сформировать прозрачную полость. Полость способна улавливать частицы света, или фотоны, и держать их внутри себя. Фотоны ведут себя как волны внутри полости, резонируя на различных частотах под литографической поверхностью и создавая различные цвета в зависимости от длины каждой волны.

Используя эту технику, команда смогла воспроизвести на пластинке китайскую акварельную живопись с высокой точностью передачи цвета.