Международная группа учёных под руководством Джереми Баумберга (Jeremy Baumberg) из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (Великобритания) разработала новый синтетический материал, который пытается получить ту же живость цветов, что и у опала, за счёт микроструктуры поверхности.

Если вы когда-нибудь стирали футболку, то знаете, что со временем она лишается первоначального гавайского буйства красок, ради которого, собственно, и покупалась. И наоборот: сколько бы раз подряд вы ни стирали павлина, цвет его перьев не изменится. А всё потому, что изобретательный павлин не пользуется для получения своих цветов красителями, чему, вероятно, научился у бабочек или драгоценных и полудрагоценных камней типа опала.

Рис. 1. Образец нового материала слегка меняет цвет при растяжении, но всегда возвращается к исходному размеру и окраске при снятии напряжения. (Здесь и ниже иллюстрации University of Cambridge).

Их цвет происходит от микроструктуры поверхности, рассеивающей сильнее всего световые волны определённой длины.

Международная группа учёных под руководством Джереми Баумберга (Jeremy Baumberg) из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (Великобритания) разработала новый синтетический материал, который пытается получить ту же живость цветов, что и у опала, за счёт микроструктуры поверхности.

Природные опалы состоят из кварцевых сфер, которые при формировании камня укладываются в однородные слои. Искусственный полимерный «опал», как его называют исследователи, формируется сходным образом, только вместо кварца он состоит из сферических наночастиц, связанных с напоминающей резину внешней оболочкой.

После того как наночастицы сформированы в матрицу на основе эластичной внешней оболочки, материал, по сути, становится прочными, гибкими, устойчивыми к ударам фотонными кристаллами.

«В отличие от натуральных опалов, которые кажутся многоцветными из-за разной толщины и параметров отдельных слоёв кварцевых сфер, наш полимерный «опал» состоит из слоёв однообразной структуры и, следовательно, имеет неизменный цвет», — подчёркивает Джереми Баумберг.

Рис. 2. Сферы, придающие новому материалу его цвет, прикрепляются к нитям, играющим для него роль гибкой матрицы.

Точный цвет полимерного «опала» определяется размером сфер, хотя при растягивании и сжатии материала его исходная окраска временно меняется (уходя в синюю и красные части спектра), вплоть до восстановления исходных размеров:

Пока наиболее очевидной областью применения разработки авторы называют защиту банкнот, поскольку стоить материал будет явно дешевле голограмм, используемых для того же сегодня.

Впрочем, ткань с вечными цветами, не способная выцвести на солнце или «застираться», думается, пригодится и в других отраслях. Скажем, Всемирный банк считает, что 17–20% воды в мире уходит на текстильное производство — в основном для создания красителей, часто основывающихся на высокотоксичных компонентах.

Между тем, напоминает Джереми Баумберг, его материал не требует красителей вовсе, что делает его привлекательным вариантом для замены ряда нынешних синтетических тканей…

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Advanced Engineering Materials.