Вычислительное моделирование объясняет, почему синий и зеленый - самые яркие цвета в природе

Исследователи показали, почему интенсивные, чистые красные цвета в природе в основном производятся пигментами, а не структурным цветом, который производит ярко-синие и зеленые оттенки.

Исследователи из Кембриджского университета использовали численный эксперимент для определения границ матового структурного цвета - явления, которое отвечает за некоторые из самых интенсивных цветов в природе - и обнаружили, что он распространяется только до синего и зеленого в видимом спектре. Результаты, опубликованные в PNAS, могут быть полезны при разработке нетоксичных красок или покрытий с насыщенным цветом, который никогда не выцветает.

Как получаются чистые цвета

Структурный цвет, который наблюдается у некоторых птичьих перьев, крыльев бабочек или насекомых, вызван не пигментами или красителями, а только внутренней структурой. Внешний вид цвета, матовый или радужный, будет зависеть от того, как устроены структуры на наноуровне.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Упорядоченные, или кристаллические, структуры приводят к радужным цветам, которые меняются при взгляде под разными углами. Неупорядоченные или коррелированные структуры приводят к появлению угловых не зависящих друг от друга матовых цветов, которые выглядят одинаково с любого угла зрения. Поскольку структурный цвет не выцветает, эти угловые не зависящие от угла матовые цвета были бы очень полезны для таких применений, как краски или покрытия, где металлические эффекты не нужны.

"В дополнение к их интенсивности и устойчивости к выцветанию, матовая краска, использующая структурный цвет, также была бы намного более экологичной, так как не нужны были бы токсичные красители и пигменты", - сказал первый автор Джанни Якуччи (Gianni Jacucci) из Кембриджского химического факультета. "Тем не менее, сначала мы должны понять, каковы ограничения для воссоздания этих типов красок, прежде чем станет возможным их коммерческое применение".

"Большинство примеров структурного цвета в природе настолько радужные, что примеры естественного матового структурного цвета существуют только в синих или зелёных оттенках", - сказал соавтор Лукас Шертель. "Когда мы пытались искусственно воссоздать матовый структурный цвет для красных или оранжевых оттенков, мы получаем некачественный результат, как с точки зрения насыщенности, так и чистоты цвета".

Исследователи, работающие в лаборатории доктора Сильвии Виньолини, использовали численное моделирование для определения ограничений создания насыщенного, чистого и матово-красного структурного цвета.

Исследователи моделировали оптическую реакцию и цветовой облик наноструктур, как это встречается в мире природы. Они обнаружили, что насыщенные, матовые структурные цвета не могут быть воссозданы в красной области видимого спектра, что может объяснить отсутствие этих оттенков в природных системах.

"Из-за сложного взаимодействия между единичным и множественным рассеянием, а также вклада коррелированного рассеяния, мы обнаружили, что красный, желтый и оранжевый цвета вряд ли могут быть достигнуты", - сказал Виньолини.

Несмотря на очевидные ограничения структурного цвета, исследователи утверждают, что их можно преодолеть с помощью других видов наноструктур, таких как сетевые структуры или многослойные иерархические структуры, хотя эти системы еще не до конца изучены. публиковано econet.ru по материалам phys.org

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet