Материал – который является в 20 раз более белым, чем бумага – сделан из нетоксичной целлюлозы и достигает такой яркой белизны, подражая структуре ультратонких весов определенных типов жука. О результатах сообщают в журнале Advanced Materials.
Яркие цвета обычно производятся, используя пигменты, которые поглощают определенные длины волны света и отражают других, которых наши глаза тогда чувствуют как цвет.Появиться как белый, однако, все длины волны легкой потребности, которая будет отражена с той же самой эффективностью. Большинство коммерчески доступных белых продуктов – таких как кремы для загара, косметика и краски – включает очень преломляющие частицы (обычно диоксид титана или цинковая окись), чтобы отразить свет эффективно.
Эти материалы, в то время как рассмотрено безопасные, не полностью стабильны или биологически совместимы.По своей природе жук Cyphochilus, который является местным в Юго-Восточную Азию, производит свою ультрабелую окраску не через пигменты, а эксплуатируя геометрию плотной сети хитина – молекула, которая также найдена в раковинах моллюсков, экзоскелетах насекомых и клеточных стенках грибов. У хитина есть структура, которая рассеивает свет чрезвычайно эффективно – приводящий к ультрабелым покрытиям, которые являются очень тонкими и легкими.«Белый совершенно особый тип структурного цвета», сказала бумажный соавтор доктор Олимпия Онелли от Отдела Кембриджа Химии. «Другие типы структурного цвета – например, у крыльев бабочки или опалов – есть определенный образец в их структуре, которая приводит к яркому цвету, но произвести белый, структура должна быть максимально случайной».
Кембриджская команда, работающая с исследователями из Университета Аалто в Финляндии, подражала структуре хитина, используя целлюлозу, которая нетоксична, в изобилии, сильна и биологически совместима. Используя крошечные берега целлюлозы или нановолоконца целлюлозы, они смогли достигнуть того же самого ультрабелого эффекта в гибкой мембране.При помощи комбинации нановолоконец переменных диаметров исследователи смогли настроить непрозрачность, и поэтому белизну, материала конца. Мембраны, сделанные из самых тонких волокон, были более прозрачными, добавляя, что средние и густые волокна привели к более непрозрачной мембране.
Таким образом исследователи смогли точно настроить геометрию нановолоконец так, чтобы они отразили самое легкое.«У этих основанных на целлюлозе материалов есть структура, это почти похоже на спагетти, который является, как они в состоянии рассеять свет так хорошо», сказала ведущий автор доктор Сильвия Вигнолини, также от Отдела Кембриджа Химии. «Мы должны получить соединение просто право: мы не хотим, чтобы он был слишком однороден, и мы не хотим, чтобы он разрушился».Как весы жука, мембраны целлюлозы чрезвычайно тонкие: всего несколько миллионных частей одного метра толщиной, хотя исследователи говорят, что даже более тонкие мембраны могли быть произведены дальнейшей оптимизацией их процесса фальсификации.
Мембраны рассеивают свет в 20 – 30 раз более эффективно, чем бумага и могли использоваться, чтобы произвести эффективные яркие стабильные и биологически совместимые белые материалы следующего поколения.