Ученые использовали 3D-печать для создания структурно окрашенных наноконструкций (+видео)

Например, перья павлина на самом деле черного цвета, но особенности их структуры позволяют им казаться ярко-синими и зелеными. Команде из Технологического института Карлсруэ удалось воспроизвести этот эффект с помощью новой технологии 3D-печати. Структурные цвета оказались ярче и долговечнее традиционных пигментов, еще одним их преимуществом стала нетоксичность.

Группа ученых из Технологического института Карлсруэ сосредоточилась на изучении синего тарантула и обнаружила, что волоски на теле паука образуют многослойные конструкции, похожие на цветы. Команда проанализировала особенности отражения света, а затем воспроизвела конструкцию волосков в наномасштабе с помощью 3D-принтера. Исследователи решили не просто скопировать синий цвет тарантула, но и разработать коммерчески целесообразное решение для получения всего спектра. Совместно с командами из Бельгии и США ученые усовершенствовали модель для получения любого цвета, который сохраняется при угле зрения в 160 градусов. Это самый большой показатель для синтетических цветов, и технология готова к коммерческой реализации.

Изменяя параметры структуры размером всего 15 нанометров, ученые смогли получить желаемые цвета. Эта важная разработка способна изменить отрасль текстиля и упаковки, а в долгосрочной перспективе – даже значительно повлиять на косметику, заменив токсичные пигменты структурным окрашиванием. На сегодняшний день, проблемой остается только недостаточная доступность 3D-печати в наномасштабе, которая все еще является достаточно дорогой технологией. К счастью, отрасль развивается так быстро, что эта проблема представляется исследователям временной. Как только станет коммерчески доступной 3D-печать в наномасштабе, метод структурного окрашивания можно будет начать внедрять в целом ряде отраслей.

По словам ученых, еще одно возможное решение – это создание аморфных наноконструкций, которые смогли бы влиять на рефракцию в зависимости от угла зрения. Это интересная перспектива, реализацией которой также можно будет заняться, когда развитие 3D-печати сделает коммерчески целесообразным создание индивидуальных нано-объектов. Пока исследователи называют наиболее рациональным использование конструкций, созданных в соответствии с волосками синего тарантула. Возможно, вскоре эти технологии уже начнут применяться вне лаборатории.